太陽(yáng)系有異常！韋伯望遠(yuǎn)鏡在土衛(wèi)六和冥王星表面發(fā)現(xiàn)未知物質(zhì)

在太陽(yáng)系外圍，土星最大的衛(wèi)星土衛(wèi)六與矮行星冥王星看起來(lái)像是兩個(gè)截然不同的世界：一個(gè)裹著濃密的氮?dú)獯髿猓乇矸植贾淄閰R成的湖泊與沙丘；另一個(gè)擁有極其稀薄的氮?dú)獯髿猓砻娓采w著氮冰與一些有機(jī)霜雪。

然而詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的最新觀測(cè)卻在這兩顆天體的表面，捕捉到了同一種神秘的光譜信號(hào)，這個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)著我們?nèi)祟悘奈匆?jiàn)過(guò)的化學(xué)物質(zhì)。

該研究于2026年6月11日發(fā)表在預(yù)印本平臺(tái)。

長(zhǎng)久以來(lái)，想要看清這兩顆天體的真實(shí)地表成分這絕非易事。

土衛(wèi)六擁有約1.5巴的表面氣壓，略高于地球海平面氣壓，大氣中充滿了甲烷氣體與光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的有機(jī)霧霾。

陽(yáng)光需要穿透這層厚重的面紗才能抵達(dá)地表，因此當(dāng)陽(yáng)光進(jìn)入時(shí)大部分波段的光都會(huì)被大氣吸收或散射。

過(guò)去卡西尼號(hào)飛船雖繪制了土衛(wèi)六的完整地形，卻始終沒(méi)能精準(zhǔn)確定地表的化學(xué)組成，我們僅在惠更斯探測(cè)器著陸點(diǎn)檢測(cè)到了從土壤中蒸發(fā)的甲烷與乙烷。

至于遠(yuǎn)在柯伊伯帶的冥王星，新視野號(hào)2015年飛掠時(shí)拍下了它豐富的地貌，卻沒(méi)能覆蓋中紅外波段的光譜細(xì)節(jié)，表面有機(jī)成分的信息一直留有大片空白。

因此，此次研究天文學(xué)家把觀測(cè)的突破口選在了5微米附近的大氣透明窗口。

在這個(gè)波長(zhǎng)區(qū)間，土衛(wèi)六大氣的氣體吸收最弱，霧霾的遮擋影響也最小，地表反射的光相對(duì)最容易穿透出來(lái)。

憑借韋伯望遠(yuǎn)鏡遠(yuǎn)超以往的紅外靈敏度與光譜分辨率，研究團(tuán)隊(duì)終于得以仔細(xì)審視這片此前觀測(cè)模糊的區(qū)域。

他們分別用近紅外光譜儀和中紅外儀器觀測(cè)了土衛(wèi)六的尾隨與前導(dǎo)兩個(gè)不同半球，兩組獨(dú)立儀器獲取的數(shù)據(jù)里，都出現(xiàn)了一個(gè)異常信號(hào)：在波長(zhǎng)5.11微米處，光的反射率相對(duì)連續(xù)譜出現(xiàn)了6%到7%的下降，這就像平滑的光譜曲線上突然凹下去一道深淺均勻的槽。

一開(kāi)始，研究人員最先懷疑這是大氣中某種氣體的吸收特征。

但隨后的驗(yàn)證一步步推翻了這個(gè)猜想。

首先，他們把所有已知的土衛(wèi)六大氣成分，甲烷、乙烷、乙炔、一氧化碳等，全部代入輻射傳輸模型，結(jié)果模擬出的光譜里完全沒(méi)有這道吸收特征，甲烷在這個(gè)波段的吸收可以忽略不計(jì)，其他分子的吸收位置和形狀也都和觀測(cè)結(jié)果對(duì)不上。

最后關(guān)鍵的證據(jù)來(lái)自空間分布規(guī)律：如果吸收來(lái)自大氣，那么在土衛(wèi)六圓面的邊緣，光線要斜著穿過(guò)更厚的大氣，信號(hào)應(yīng)該更強(qiáng)才對(duì)。

可實(shí)際觀測(cè)剛好相反：越靠近星體邊緣，這道凹槽就越淺。

這恰恰符合地表來(lái)源的特征，邊緣處?kù)F霾的散射光占比更高，稀釋了地表的反射信號(hào)。

兩項(xiàng)證據(jù)相互印證，最終鎖定結(jié)論：這個(gè)神秘的吸收特征，來(lái)自土衛(wèi)六的固體表面。

而更讓人意外的發(fā)現(xiàn)來(lái)自冥王星。

當(dāng)研究團(tuán)隊(duì)調(diào)取韋伯對(duì)冥王星的中紅外觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，在完全相同的5.11微米波長(zhǎng)處，也找到了一道吸收凹槽。

它的深度和土衛(wèi)六相近，大約4%到5%，但寬度卻足足是土衛(wèi)六的三倍。

兩顆天體的表面氣壓相差超過(guò)十五萬(wàn)倍，地表溫度差了近60攝氏度，卻出現(xiàn)了波長(zhǎng)完全一致的吸收特征，這意味著它們的表面，很可能存在同一種化學(xué)物質(zhì)。

可這種物質(zhì)到底是什么？

研究團(tuán)隊(duì)翻遍了已有的實(shí)驗(yàn)室光譜數(shù)據(jù)庫(kù)，把所有可能出現(xiàn)在這類寒冷天體表面的冰質(zhì)與有機(jī)物質(zhì)都核對(duì)了一遍：常見(jiàn)的烴類冰如乙烷、乙炔、丙烷，腈類如氰化氫、氰氣，還有苯、水冰、二氧化碳冰……但沒(méi)有一種能精準(zhǔn)匹配5.11微米這個(gè)位置。

研究人員也排除了有機(jī)霧霾沉降物的可能，實(shí)驗(yàn)室模擬合成的各類復(fù)雜有機(jī)氣溶膠，都沒(méi)有這處尖銳的吸收峰。

目前只有少數(shù)幾種物質(zhì)能算作疑似候選。

一類是聯(lián)烯類化合物，這類分子含有的特殊碳鏈結(jié)構(gòu)，剛好會(huì)在這個(gè)波長(zhǎng)區(qū)間產(chǎn)生吸收；其中最簡(jiǎn)單的丙二烯已經(jīng)在土衛(wèi)六大氣中被發(fā)現(xiàn)，但純凈的丙二烯冰吸收位置與觀測(cè)值略有偏差，或許和其他物質(zhì)混合、或是分子鏈長(zhǎng)與結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后會(huì)出現(xiàn)波長(zhǎng)偏移。

另一種可能是混在其他冰層里的苯，純苯的吸收峰位置不符，但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)苯在不同分子環(huán)境中，吸收波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生明顯偏移，存在匹配的可能性。

此外還有乙烯酮、經(jīng)高能射線照射過(guò)的水冰與甲烷冰混合物等猜想，但全都缺乏直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，只能算作合理推測(cè)。

而冥王星上信號(hào)更寬的現(xiàn)象，也有了初步的科學(xué)解釋。

溫度差異首先被排除，冰的吸收帶通常會(huì)隨溫度升高而變寬，但冥王星比土衛(wèi)六冷得多，它卻反而更寬，和這個(gè)規(guī)律完全相反。

顆粒大小、冰層混合方式的影響，也不足以造成三倍的寬度差。

一種很有說(shuō)服力的解釋和宇宙射線的輻射作用有關(guān)：冥王星大氣極其稀薄，高能宇宙射線可以直接轟擊地表，深入幾厘米到幾十厘米，打碎原本的分子結(jié)構(gòu)，重新組合成結(jié)構(gòu)相近但略有差異的各種有機(jī)分子。

這些分子的吸收峰位置挨在一起，疊加起來(lái)就成了一道更寬的吸收帶。

而土衛(wèi)六的厚大氣擋住了絕大多數(shù)宇宙射線，射線大多在高空就與大氣發(fā)生作用，難以抵達(dá)地表，因此地表的分子結(jié)構(gòu)更單一，吸收帶也更窄、更銳利。

這一發(fā)現(xiàn)最特別的價(jià)值在于，它證明了兩種環(huán)境差異巨大的富氮富甲烷天體，表面可能演化出了遵循共同規(guī)律的化學(xué)產(chǎn)物。

這種未知物質(zhì)或許是寒冷冰質(zhì)世界有機(jī)演化的普遍產(chǎn)物，藏著太陽(yáng)系有機(jī)分子演化的共性規(guī)律。

接下來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)會(huì)用更多韋伯觀測(cè)數(shù)據(jù)繪制土衛(wèi)六全球的吸收特征分布圖，看看它在不同地形區(qū)域的強(qiáng)弱變化，進(jìn)一步縮小物質(zhì)范圍。

預(yù)計(jì)2030年代中期抵達(dá)土衛(wèi)六的蜻蜓號(hào)探測(cè)器，也能用質(zhì)譜儀直接分析地表成分，從而為我們的解謎提供更有價(jià)值的直接數(shù)據(jù)。

至于最終的答案，可能還要等更多實(shí)驗(yàn)室冰化學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，才能徹底揭開(kāi)這層神秘的面紗。