土卫六和冥王星都表现出同样神秘的光谱特征——研究人员至今无法查明其起源

增强的冥王星全景彩色视图，拍摄于NASA新视野号航天器距离28万英里（45万公里）时。图片来源：NASA

（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（克里斯塔尔·卡萨尔）：研究人员不断筛选由强力望远镜收集的新光谱数据，如詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）。大多数情况下，当他们识别光谱特征——来自行星、卫星或恒星不同类型光线的特定吸收或发射线时，这些特征已知是由某些原子或分子引起的。例如，426.7纳米的发射线已知来自单离子碳，代表碳离子能量态之间的特定原子跃迁。

但最近，一组科学家发现了一条来自土星卫星泰坦和冥王星的吸收线，这条线在其他地方尚未被发现。这意味着科学家们不知道它来自哪个原子或分子，但无论它是什么，都可能表明两个世界之间存在独特的共享化学途径，这是一项发表在arXiv预印本服务器上的新研究。

土卫六和冥王星的区别可能很明显。土卫六是一颗大型卫星，也是太阳系中为数不多有明显表面液体稳定证据的天体之一。冥王星是位于太阳系边缘的一颗冻结矮行星，比土卫六冷得多，直径约为其一半。不过，它们的氛围确实相似。两者都拥有富含氮的大气，并含有大量甲烷。因此，它们都存在明显的雾气，这些大气由紫外线与氮气和甲烷之间的反应引起。但由于冥王星体积更小，它的大气层也稀薄得多。

土卫六较厚且朦胧的大气使得利用反射光读取表面化学物质变得困难。在之前的研究中，卡西尼-惠更斯探测器的数据显示土卫六拥有河流、湖泊、沙丘和复杂的地形，但研究人员未能确定具体的表面化学成分，仅有可能存在的水冰迹象。早期的JWST泰坦研究对大气化学有了新的见解，但由于较厚的大气层遮蔽了表面特征，表面成分仍大多未知。另一方面，冥王星的大气层极其稀薄，因此表面特征更容易被探测。

这张合成图像展示了NASA卡西尼号飞船拍摄土星卫星泰坦的红外视图，摄于2015年11月13日任务“T-114”飞掠时。图片来源：NASA

参与新研究的团队最近分析了2022年和2023年MIRI中土卫六的JWST光谱，重点关注大气窗口4.9–5.4微米的波长。在这两个数据集中，他们都发现了5.11微米处的吸收特征。他们指出，这不太可能是故障或仪器伪影，因为检测到的是两个不同的乐器。冥王星的MIRI数据还显示，在基本相同波长下有一个5.11微米的吸收特征，尽管该特征在冥王星上的吸收宽度约为土卫六的三倍。

团队检索了以往研究和其他已发表的实验室光谱，但未能找到与5.11微米吸收特征匹配的。他们写道：“我们没有在这些出版物中发现任何与土卫六和冥王星观测到的吸收位置相符的波段。然而，如果化合物与其他物种混合，特征可能会发生变化。”

考虑到可能发生从另一波长的转移，团队确定了一些候选对象，如C2H2冰和苯与其他分子混合。还需要进一步测试以验证这些因素是否可能引起吸收特征。

研究人员还表示，证据表明信号来自土卫六和冥王星的表面，而非它们的大气层。土卫六大气的建模显示，在5.11微米处没有吸收凹陷，而其他大气特征则在模型中被准确描绘。

团队怀疑土卫六和冥王星的甲烷-氮环境，加上辐照效应，很可能在导致5.11微米特征的化学路径中起着重要作用。他们写道：“更可能的机制与相关分子物种的物理状态有关，更具体地说，是分子尺度环境的多样性。”

尽管吸收特征尚未被识别，团队计划继续搜索。额外的JWST观测可用于绘制土卫六5.11微米特征最强的区域，从而缩小其化学来源范围。

还需要对选定候选分子进行新的实验室测量，以在类似土卫六和冥王星的条件下找到匹配的特征。而在2030年代中期，NASA的新“蜻蜓”飞船有望直接在土卫六表面识别候选分子。然而，缺乏红外光谱技术将阻碍直接探测表面光谱特征。

B. Bézard 等人，JWST 光谱中土卫六和冥王星表面 5.11 微米的未识别吸收特征，arXiv（2026）。DOI：10.48550/arxiv.2606.13350