Спутник Сатурна Титан считается одним из самых уникальных объектов Солнечной системы: это единственное, помимо Земли, тело, где на поверхности стабильно существуют жидкости, но не вода, а углеводороды. К тому же Титан — единственный спутник с плотной атмосферой.
Чтобы понять химический состав этого объекта, ученые полагаются на косвенные методы, например, на спектроскопию. Анализируя инфракрасный спектр отраженного солнечного света и собственного теплового излучения, которые регистрируют телескопы, исследователи могут выявить характерные полосы поглощения различных веществ. Поскольку каждая молекула взаимодействует со светом по-своему, ее присутствие можно определить по уникальному спектральному «отпечатку».
На первый взгляд, Титан и карликовая планета Плутон — полные противоположности. Титан окружает плотная атмосфера. Плутон холоднее, у него крайне разреженная газовая оболочка и нет жидких морей. Однако у этих объектов есть нечто общее: химия их газовых оболочек.
В обоих случаях атмосферы преимущественно азотные с примесью метана (концентрация и роль последнего газа существенно различаются). В результате взаимодействия азота и метана под действием солнечного излучения в атмосфере образуются сложные органические соединения и аэрозольные частицы. Постепенно они оседают на поверхность, формируя органически обогащенный слой. Именно этот материал, вероятно, и определяет часть спектральных особенностей Титана и Плутона.
Международная команда планетологов под руководством Бруно Безара (Bruno Bézard) из Парижской обсерватории проанализировала данные космического телескопа «Джеймса Уэбба» и выявила на поверхностях Плутона и Титана химическое соединение, поглощающее свет, происхождение которого пока остается неизвестным. В частности, ученые обнаружили узкую полосу поглощения на Титане (на длине волны 5,113 микрометра) и аналогичную, но более широкую, на Плутоне (на длине волны 5,11 микрометра).
Исследователи сравнили полученные спектры со спектрами известных химических соединений и формами льда, но точных совпадений не нашли. Безар и его коллеги предположили, что загадочная полоса может быть связана с одним и тем же веществом или близкими по составу веществами, которые образуются в атмосфере, а затем оседают на поверхность.
Возможно, на Титане и Плутоне эта субстанция находится в разных условиях. Различия в ширине полосы могут объясняться строением вещества, его взаимодействием с окружающими соединениями и длительным воздействием космической радиации.
Планетологи продолжают анализ данных «Джеймса Уэбба». Они пытаются точнее определить области на Титане, где появился «провал» в спектре. Параллельно в лабораториях проверяют гипотезы и воспроизводят возможные химические реакции в условиях, близких к космическим.
Отдельные надежды возлагают на миссию NASA Dragonfly, запуск которой намечен на 2028 год, а посадка на Титан — на 2034-й. Аппарат сможет напрямую изучить поверхность и, возможно, окончательно объяснить происхождение загадочной субстанции.