太陽系有異常！韋伯望遠鏡在土衛六和冥王星表面發現未知物質

在太陽系外圍，土星最大的衛星土衛六與矮行星冥王星看起來像是兩個截然不同的世界：一個裹著濃密的氮氣大氣，地表分布著甲烷匯成的湖泊與沙丘；另一個擁有極其稀薄的氮氣大氣，表面覆蓋著氮冰與一些有機霜雪。

然而詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的最新觀測卻在這兩顆天體的表面，捕捉到了同一種神秘的光譜信號，這個信號對應著我們人類從未見過的化學物質。

該研究于2026年6月11日發表在預印本平臺。

長久以來，想要看清這兩顆天體的真實地表成分這絕非易事。

土衛六擁有約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反應產生的有機霧霾。

陽光需要穿透這層厚重的面紗才能抵達地表，因此當陽光進入時大部分波段的光都會被大氣吸收或散射。

過去卡西尼號飛船雖繪制了土衛六的完整地形，卻始終沒能精準確定地表的化學組成，我們僅在惠更斯探測器著陸點檢測到了從土壤中蒸發的甲烷與乙烷。

至于遠在柯伊伯帶的冥王星，新視野號2015年飛掠時拍下了它豐富的地貌，卻沒能覆蓋中紅外波段的光譜細節，表面有機成分的信息一直留有大片空白。

因此，此次研究天文學家把觀測的突破口選在了5微米附近的大氣透明窗口。

在這個波長區間，土衛六大氣的氣體吸收最弱，霧霾的遮擋影響也最小，地表反射的光相對最容易穿透出來。

憑借韋伯望遠鏡遠超以往的紅外靈敏度與光譜分辨率，研究團隊終于得以仔細審視這片此前觀測模糊的區域。

他們分別用近紅外光譜儀和中紅外儀器觀測了土衛六的尾隨與前導兩個不同半球，兩組獨立儀器獲取的數據里，都出現了一個異常信號：在波長5.11微米處，光的反射率相對連續譜出現了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。

但隨后的驗證一步步推翻了這個猜想。

首先，他們把所有已知的土衛六大氣成分，甲烷、乙烷、乙炔、一氧化碳等，全部代入輻射傳輸模型，結果模擬出的光譜里完全沒有這道吸收特征，甲烷在這個波段的吸收可以忽略不計，其他分子的吸收位置和形狀也都和觀測結果對不上。

最后關鍵的證據來自空間分布規律：如果吸收來自大氣，那么在土衛六圓面的邊緣，光線要斜著穿過更厚的大氣，信號應該更強才對。

可實際觀測剛好相反：越靠近星體邊緣，這道凹槽就越淺。

這恰恰符合地表來源的特征，邊緣處霧霾的散射光占比更高，稀釋了地表的反射信號。

兩項證據相互印證，最終鎖定結論：這個神秘的吸收特征，來自土衛六的固體表面。

而更讓人意外的發現來自冥王星。

當研究團隊調取韋伯對冥王星的中紅外觀測數據時，在完全相同的5.11微米波長處，也找到了一道吸收凹槽。

它的深度和土衛六相近，大約4%到5%，但寬度卻足足是土衛六的三倍。

兩顆天體的表面氣壓相差超過十五萬倍，地表溫度差了近60攝氏度，卻出現了波長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物質。

可這種物質到底是什么？

研究團隊翻遍了已有的實驗室光譜數據庫，把所有可能出現在這類寒冷天體表面的冰質與有機物質都核對了一遍：常見的烴類冰如乙烷、乙炔、丙烷，腈類如氰化氫、氰氣，還有苯、水冰、二氧化碳冰……但沒有一種能精準匹配5.11微米這個位置。

研究人員也排除了有機霧霾沉降物的可能，實驗室模擬合成的各類復雜有機氣溶膠，都沒有這處尖銳的吸收峰。

目前只有少數幾種物質能算作疑似候選。

一類是聯烯類化合物，這類分子含有的特殊碳鏈結構，剛好會在這個波長區間產生吸收；其中最簡單的丙二烯已經在土衛六大氣中被發現，但純凈的丙二烯冰吸收位置與觀測值略有偏差，或許和其他物質混合、或是分子鏈長與結構發生變化后會出現波長偏移。

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，但實驗發現苯在不同分子環境中，吸收波長會發生明顯偏移，存在匹配的可能性。

此外還有乙烯酮、經高能射線照射過的水冰與甲烷冰混合物等猜想，但全都缺乏直接的實驗證據，只能算作合理推測。

而冥王星上信號更寬的現象，也有了初步的科學解釋。

溫度差異首先被排除，冰的吸收帶通常會隨溫度升高而變寬，但冥王星比土衛六冷得多，它卻反而更寬，和這個規律完全相反。

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。

一種很有說服力的解釋和宇宙射線的輻射作用有關：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，打碎原本的分子結構，重新組合成結構相近但略有差異的各種有機分子。

這些分子的吸收峰位置挨在一起，疊加起來就成了一道更寬的吸收帶。

而土衛六的厚大氣擋住了絕大多數宇宙射線，射線大多在高空就與大氣發生作用，難以抵達地表，因此地表的分子結構更單一，吸收帶也更窄、更銳利。

這一發現最特別的價值在于，它證明了兩種環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律的化學產物。

這種未知物質或許是寒冷冰質世界有機演化的普遍產物，藏著太陽系有機分子演化的共性規律。

接下來，研究團隊會用更多韋伯觀測數據繪制土衛六全球的吸收特征分布圖，看看它在不同地形區域的強弱變化，進一步縮小物質范圍。

預計2030年代中期抵達土衛六的蜻蜓號探測器，也能用質譜儀直接分析地表成分，從而為我們的解謎提供更有價值的直接數據。

至于最終的答案，可能還要等更多實驗室冰化學實驗的數據，才能徹底揭開這層神秘的面紗。