Um die Bedeutung dieses Fundes zu verstehen, muss man das Prinzip der Spektroskopie kennen. Jedes Element oder Molekül absorbiert bestimmte Wellenlängen des Lichts. Indem Astronomen das von einem Himmelskörper reflektierte Licht analysieren, suchen sie nach dunklen Linien, den sogenannten Absorptionslinien, die die Anwesenheit der einen oder anderen Substanz verraten. Beispielsweise absorbiert molekularer Sauerstoff bei 230 Nanometern. So wird die Zusammensetzung von Planeten und Monden untersucht.
Titan (oben links) und Pluto (unten rechts).
Bildnachweise: Titan: NASA/JPL/Space Science Institute ; Pluto: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute ; Spektrograph: NOAO/AURA/NSF ; Anmerkungen von Harry Baker
Dank seiner außergewöhnlichen Empfindlichkeit konnte das JWST sehr kurze, bisher kaum erforschte Wellenlängen untersuchen. Bei der Beobachtung von Pluto und Titan haben die Wissenschaftler eine Absorptionslinie bei 5,11 Mikrometern nachgewiesen. Keine frühere Veröffentlichung erwähnt eine ähnliche Linie, weder für andere Planeten des Sonnensystems noch für Exoplaneten. Die Forscher gehen daher davon aus, dass diese Signatur von einem unbekannten Molekül stammt, das nur auf diesen beiden eisigen Körpern vorkommt.
Es ist bemerkenswert, dass Pluto und Titan kaum Gemeinsamkeiten haben. Titan, der größte Mond des Saturn, besitzt auf seiner Oberfläche Flüsse und Ozeane aus flüssigem Methan und ist größer als Merkur. Pluto dagegen ist ein gefrorener Zwergplanet, zweimal kleiner als Titan und viermal weiter von der Sonne entfernt. Dennoch teilen beide Welten stickstoff- und methanreiche Atmosphären. Aber dieses unbekannte Molekül scheint auf ihren Oberflächen zu sitzen, nicht in ihren Atmosphären.
Auf Pluto ist die Absorptionslinie etwa dreimal so intensiv wie auf Titan, was auf eine höhere Konzentration hindeutet. Auf Titan ist die Verteilung ungleichmäßig: Die hintere Hemisphäre (die der Rotationsrichtung um den Saturn entgegengesetzte) zeigt eine stärkere Absorption als die vordere Hemisphäre. Diese Asymmetrie gibt den Forschern Rätsel auf, die versuchen, ihren Ursprung zu verstehen.
Künstlerische Darstellung der Titanlandschaft mit einer dunstigen Atmosphäre.
Es wurden mehrere Erklärungen vorgeschlagen. Es könnte sich um Benzol handeln, einen ringförmigen Kohlenwasserstoff, gemischt mit einem anderen unbekannten Molekül. Oder um Acetylen- oder Keteneis. Aber keiner dieser Ansätze ist bisher bestätigt. Die Autoren der Studie weisen darauf hin, dass weitere Arbeiten nötig sind, um die für diese Absorption bei 5,11 Mikrometern verantwortliche Verbindung zweifelsfrei zu identifizieren.
Die Zukunft könnte Antworten bringen. Die Dragonfly-Mission der NASA, deren Start nach 2028 geplant ist, soll Titan im Jahr 2034 überfliegen. Dieser Roboter-Hubschrauber wird ein Spektrometer mitführen, das die Oberfläche des Mondes analysieren kann. Bis dahin bleiben die Astronomen wachsam und hoffen, dieses Rätsel zu lösen.