韦伯望远镜在冥王星和土卫六发现同一种神秘分子："我们不知道它是什么"
相距数十亿公里、环境天差地别的冥王星和土卫六，表面竟存在完全相同、来源不明的红外光谱信号——这是天文学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的最新发现，相关论文已被《天文与天体物理》（Astronomy & Astrophysics）接收。
土卫六是土星最大的卫星，拥有比地球还浓密的大气层，液态甲烷海洋和有机沙丘塑造了其活跃的地貌。冥王星则是寒冷的矮行星，大气稀薄，表面覆盖着冰层。然而，当巴黎天文台的行星科学家布鲁诺·贝扎尔（Bruno Bezard）分析JWST在2022年11月对土卫六的观测数据时，发现了一个无法匹配任何已知物质谱线的红外吸收特征。
"这相当神秘，"贝扎尔对Space.com表示，"我们无法确定它是什么。"
更令人意外的是，贝扎尔随后联系了同事埃马纽埃尔·勒卢（Emmanuel Lellouch）——后者领导了2023年5月对冥王星的JWST观测计划——发现在完全相同的波长位置上，冥王星表面也存在同样的信号。
排除了仪器误差
研究团队排除了仪器故障的可能性：JWST上的近红外光谱仪（NIRSpec）和中红外仪器（MIRI）两套独立设备都检测到了同一信号。该信号也不匹配任何已知的简单行星冰体的光谱指纹。
最可能的解释是，这是一种未知的有机化合物，属于丙二烯（allene）类碳氢化合物家族。丙二烯类物质是已知唯一能在5微米红外波段产生强吸收带的有机化合物，但其复杂变体的完整光谱数据目前尚不存在。
大气化学的产物
研究认为，这种神秘分子并非生命信号，而是反映了土卫六无氧环境中持续了40亿年以上的前生物化学过程。在土卫六和冥王星的上层大气中，太阳紫外线将氮气和甲烷分子打碎，引发一连串高活性化学反应，这些碎片重新组合成复杂的有机化合物，最终凝结成"雪"降落到表面——JWST正是在地表探测到了它们。
JWST对土卫六的扫描为这一理论提供了证据：信号从土卫六圆面中心向边缘逐渐减弱，符合地表来源的特征。而冥王星稀薄的大气层根本无法产生如此深度的吸收特征，进一步证实该信号来自固体表面。作为对照，研究团队检查了木卫三（Ganymede）的JWST数据——由于它缺乏氮-甲烷大气层——果然没有发现该信号。
接下来：飞向土卫六的"蜻蜓"
研究团队正在分析更新的JWST观测数据，这些数据将提供土卫六旋转过程中更完整的视角，有望将神秘信号与具体地质特征（如土卫六富含有机物的沙丘区）关联起来。
更深入的答案可能要等到NASA的"蜻蜓"（Dragonfly）任务——这辆汽车大小的旋翼飞行器计划2028年发射，2030年代中期抵达土卫六。虽然蜻蜓号不携带红外光谱仪，但它的质谱仪将能够"品尝"土卫六表面不同区域的有机分子，为科学家提供候选物质清单，以便在地球实验室中复现并验证。
"发现前所未见的东西总是令人兴奋，"贝扎尔说，"这是我们工作中最棒的部分。"