太阳系有异常！韦伯望远镜在土卫六和冥王星表面发现未知物质

在太阳系外围，土星最大的卫星土卫六与矮行星冥王星看起来像是两个截然不同的世界：一个裹着浓密的氮气大气，地表分布着甲烷汇成的湖泊与沙丘；另一个拥有极其稀薄的氮气大气，表面覆盖着氮冰与一些有机霜雪。

然而詹姆斯·韦伯太空望远镜的最新观测却在这两颗天体的表面，捕捉到了同一种神秘的光谱信号，这个信号对应着我们人类从未见过的化学物质。

该研究于2026年6月11日发表在预印本平台。

长久以来，想要看清这两颗天体的真实地表成分这绝非易事。

土卫六拥有约1.5巴的表面气压，略高于地球海平面气压，大气中充满了甲烷气体与光化学反应产生的有机雾霾。

阳光需要穿透这层厚重的面纱才能抵达地表，因此当阳光进入时大部分波段的光都会被大气吸收或散射。

过去卡西尼号飞船虽绘制了土卫六的完整地形，却始终没能精准确定地表的化学组成，我们仅在惠更斯探测器着陆点检测到了从土壤中蒸发的甲烷与乙烷。

至于远在柯伊伯带的冥王星，新视野号2015年飞掠时拍下了它丰富的地貌，却没能覆盖中红外波段的光谱细节，表面有机成分的信息一直留有大片空白。

因此，此次研究天文学家把观测的突破口选在了5微米附近的大气透明窗口。

在这个波长区间，土卫六大气的气体吸收最弱，雾霾的遮挡影响也最小，地表反射的光相对最容易穿透出来。

凭借韦伯望远镜远超以往的红外灵敏度与光谱分辨率，研究团队终于得以仔细审视这片此前观测模糊的区域。

他们分别用近红外光谱仪和中红外仪器观测了土卫六的尾随与前导两个不同半球，两组独立仪器获取的数据里，都出现了一个异常信号：在波长5.11微米处，光的反射率相对连续谱出现了6%到7%的下降，这就像平滑的光谱曲线上突然凹下去一道深浅均匀的槽。

一开始，研究人员最先怀疑这是大气中某种气体的吸收特征。

但随后的验证一步步推翻了这个猜想。

首先，他们把所有已知的土卫六大气成分，甲烷、乙烷、乙炔、一氧化碳等，全部代入辐射传输模型，结果模拟出的光谱里完全没有这道吸收特征，甲烷在这个波段的吸收可以忽略不计，其他分子的吸收位置和形状也都和观测结果对不上。

最后关键的证据来自空间分布规律：如果吸收来自大气，那么在土卫六圆面的边缘，光线要斜着穿过更厚的大气，信号应该更强才对。

可实际观测刚好相反：越靠近星体边缘，这道凹槽就越浅。

这恰恰符合地表来源的特征，边缘处雾霾的散射光占比更高，稀释了地表的反射信号。

两项证据相互印证，最终锁定结论：这个神秘的吸收特征，来自土卫六的固体表面。

而更让人意外的发现来自冥王星。

当研究团队调取韦伯对冥王星的中红外观测数据时，在完全相同的5.11微米波长处，也找到了一道吸收凹槽。

它的深度和土卫六相近，大约4%到5%，但宽度却足足是土卫六的三倍。

两颗天体的表面气压相差超过十五万倍，地表温度差了近60摄氏度，却出现了波长完全一致的吸收特征，这意味着它们的表面，很可能存在同一种化学物质。

可这种物质到底是什么？

研究团队翻遍了已有的实验室光谱数据库，把所有可能出现在这类寒冷天体表面的冰质与有机物质都核对了一遍：常见的烃类冰如乙烷、乙炔、丙烷，腈类如氰化氢、氰气，还有苯、水冰、二氧化碳冰……但没有一种能精准匹配5.11微米这个位置。

研究人员也排除了有机雾霾沉降物的可能，实验室模拟合成的各类复杂有机气溶胶，都没有这处尖锐的吸收峰。

目前只有少数几种物质能算作疑似候选。

一类是联烯类化合物，这类分子含有的特殊碳链结构，刚好会在这个波长区间产生吸收；其中最简单的丙二烯已经在土卫六大气中被发现，但纯净的丙二烯冰吸收位置与观测值略有偏差，或许和其他物质混合、或是分子链长与结构发生变化后会出现波长偏移。

另一种可能是混在其他冰层里的苯，纯苯的吸收峰位置不符，但实验发现苯在不同分子环境中，吸收波长会发生明显偏移，存在匹配的可能性。

此外还有乙烯酮、经高能射线照射过的水冰与甲烷冰混合物等猜想，但全都缺乏直接的实验证据，只能算作合理推测。

而冥王星上信号更宽的现象，也有了初步的科学解释。

温度差异首先被排除，冰的吸收带通常会随温度升高而变宽，但冥王星比土卫六冷得多，它却反而更宽，和这个规律完全相反。

颗粒大小、冰层混合方式的影响，也不足以造成三倍的宽度差。

一种很有说服力的解释和宇宙射线的辐射作用有关：冥王星大气极其稀薄，高能宇宙射线可以直接轰击地表，深入几厘米到几十厘米，打碎原本的分子结构，重新组合成结构相近但略有差异的各种有机分子。

这些分子的吸收峰位置挨在一起，叠加起来就成了一道更宽的吸收带。

而土卫六的厚大气挡住了绝大多数宇宙射线，射线大多在高空就与大气发生作用，难以抵达地表，因此地表的分子结构更单一，吸收带也更窄、更锐利。

这一发现最特别的价值在于，它证明了两种环境差异巨大的富氮富甲烷天体，表面可能演化出了遵循共同规律的化学产物。

这种未知物质或许是寒冷冰质世界有机演化的普遍产物，藏着太阳系有机分子演化的共性规律。

接下来，研究团队会用更多韦伯观测数据绘制土卫六全球的吸收特征分布图，看看它在不同地形区域的强弱变化，进一步缩小物质范围。

预计2030年代中期抵达土卫六的蜻蜓号探测器，也能用质谱仪直接分析地表成分，从而为我们的解谜提供更有价值的直接数据。

至于最终的答案，可能还要等更多实验室冰化学实验的数据，才能彻底揭开这层神秘的面纱。