องค์ประกอบที่แปลกประหลาดนี้ชี้ไปยังต้นกำเนิดที่รุนแรง: ดวงจันทร์เหล่านี้คือเศษหินที่รวมตัวกันใหม่ของดวงจันทร์ 'มหาสมุทรโลก' (ocean worlds) ขนาดใหญ่กว่าในยุคโบราณ ซึ่งถูกทำลายย่อยยับเมื่อไทรทัน (Triton) วัตถุจากแถบไคเปอร์ (Kuiper Belt) จรจัด ถูกแรงโน้มถ่วงของเนปจูนดึงดูดให้เข้ามาเป็นบริวารเมื่อหลายพันล้านปีก่อน
ด้วยเครื่องมือ NIRSpec บน JWST นักวิจัยได้สเปกตรัม (ลายเซ็นแสง) รายละเอียดสูงเป็นครั้งแรกของดวงจันทร์ชั้นในและวงแหวนของเนปจูน ผลลัพธ์ที่ได้สร้างความประหลาดใจ:
ริลีย์ เดวิส (Ryleigh Davis) นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์จาก Caltech และหัวหน้าทีมวิจัยกล่าวว่า "เราไม่เคยตรวจพบฟิลโลซิลิเกตในระบบสุริยะชั้นนอกที่เลยดาวพฤหัสบดีไปเลย ดังนั้นนี่จึงไม่ใช่สิ่งที่เราคาดไว้ในรายการสิ่งที่ต้องค้นหา"
การค้นพบนี้เชื่อมโยงโดยตรงกับไทรทัน (Triton) ดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของเนปจูน ซึ่งสร้างความสงสัยให้กับนักดาราศาสตร์มานาน ไทรทันโคจรรอบเนปจูนในทิศทางตรงกันข้าม (retrograde) กับการหมุนของดาวเคราะห์ นำไปสู่ข้อสรุปว่ามันไม่ได้เกิดในวงโคจรรอบเนปจูน แต่ถูกจับมาจากแถบไคเปอร์เมื่อหลายพันล้านปีก่อน
เมื่อไทรทันถูกจับ แรงโน้มถ่วงมหาศาลและวงโคจรที่โกลาหลของมันในตอนแรกก็ได้ฉีกดวงจันทร์ดั้งเดิมทั้งตระกูลของเนปจูนจนแหลกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย เศษซากเหล่านี้บางส่วนต่อมาได้รวมตัวกันอีกครั้งด้วยแรงโน้มถ่วง ก่อตัวเป็นดวงจันทร์ชั้นในขนาดเล็กที่เราเห็นในปัจจุบัน (โปรเตียส ลาริสซา กาลาเทีย ไนแอด ทาลัสซา เดสปินา) และวงแหวน ซึ่งอธิบายได้ว่าทำไมดวงจันทร์เหล่านี้ถึงมีขนาดเล็กกว่าและมีรูปร่างไม่สม่ำเสมอมากกว่าดวงจันทร์ดั้งเดิมของเนปจูน
การมีอยู่ของแร่ดินเหนียวบนดวงจันทร์ที่เย็นจัดและเล็กเหล่านี้ทำให้เกิดปริศนา: ฟิลโลซิลิเกตจำเป็นต้องมีการสัมผัสกันระหว่างน้ำของเหลวกับหินเป็นเวลานานจึงจะก่อตัวได้ พวกมันไม่สามารถก่อตัวบนพื้นผิวของวัตถุไร้บรรยากาศขนาดเล็กในระบบสุริยะชั้นนอกได้ เพราะต้องใช้อุณหภูมิ ความดัน และน้ำของเหลวที่พบได้เฉพาะภายในของโลกที่มีขนาดใหญ่กว่ามากเท่านั้น
ดร. เดวิส อธิบายว่า "ดวงจันทร์ที่เรากำลังตรวจสอบ—ลาริสซาและกาลาเทีย—มีขนาดเล็กเกินไปและเย็นเกินไปที่จะเกิดปฏิกิริยาเคมีแบบนี้ขึ้นที่นี่ได้ ดังนั้น ดินเหนียวนี้ต้องมาจากที่อื่น น่าจะเป็นภายในที่ลึกของวัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่ามาก"
นักวิจัยตีความว่าแร่ดินเหนียวเหล่านี้คือ 'วัสดุภายใน' ของวัตถุแม่ขนาดใหญ่ในอดีต ซึ่งน่าจะเป็นดวงจันทร์น้ำแข็งที่มีขนาดเท่ากับดวงจันทร์บางดวงของดาวเสาร์หรือดาวยูเรนัส ซึ่งเคยมีมหาสมุทรน้ำของเหลวใต้ผิวดินและภายในที่มีปฏิกิริยา เมื่อไทรทันชนกับดวงจันทร์ดั้งเดิมเหล่านี้ มันได้เปิดโปงภายในของพวกมัน และเศษซากที่อุดมด้วยดินเหนียวนั้นก็รวมตัวกันอีกครั้งเป็นดวงจันทร์ชั้นในและวงแหวนในปัจจุบัน
ชื่อของงานวิจัย—"ดวงจันทร์ชั้นในและวงแหวนของเนปจูนคือส่วนภายในของวัตถุน้ำแข็งที่ถูกเปิดเผย"—บ่งชี้ว่าวัตถุเหล่านี้เป็นตัวอย่างของวัสดุภายในจากโลกมหาสมุทรที่ถูกทำลาย ซึ่งเป็นโอกาสที่หาได้ยากในการศึกษาสสารที่ปกติจะถูกฝังลึกอยู่ใต้พื้นผิวหลายกิโลเมตรของดวงจันทร์ขนาดใหญ่
การค้นพบนี้มีความหมายสำคัญต่อการทำความเข้าใจวิวัฒนาการอันเป็นเอกลักษณ์ของเนปจูน:
กล่าวโดยสรุป การค้นพบแร่ดินเหนียวบนดวงจันทร์เหล่านี้และการไม่มีน้ำแข็งบนพื้นผิวอย่างชัดเจนของ JWST เป็นหลักฐานทางเคมีโดยตรงว่าดวงจันทร์ชั้นในของเนปจูนคือเศษหินที่รวมตัวกันใหม่ของ 'มหาสมุทรโลก' ขนาดยักษ์ในยุคโบราณ ซึ่งถูกทำลายย่อยยับเมื่อไทรทัน วัตถุจรจัดจากแถบไคเปอร์ ถูกดึงดูดเข้าสู่วงโคจรถอยหลังเมื่อหลายพันล้านปีก่อน
องค์ประกอบที่แปลกประหลาดนี้ชี้ไปยังต้นกำเนิดที่รุนแรง: ดวงจันทร์เหล่านี้คือเศษหินที่รวมตัวกันใหม่ของดวงจันทร์ 'มหาสมุทรโลก' (ocean worlds) ขนาดใหญ่กว่าในยุคโบราณ ซึ่งถูกทำลายย่อยยับเมื่อไทรทัน (Triton) วัตถุจากแถบไคเปอร์ (Kuiper Belt) จรจัด ถูกแรงโน้มถ่วงของเนปจูนดึงดูดให้เข้ามาเป็นบริวารเมื่อหลายพันล้านปีก่อน
ด้วยเครื่องมือ NIRSpec บน JWST นักวิจัยได้สเปกตรัม (ลายเซ็นแสง) รายละเอียดสูงเป็นครั้งแรกของดวงจันทร์ชั้นในและวงแหวนของเนปจูน ผลลัพธ์ที่ได้สร้างความประหลาดใจ:
ริลีย์ เดวิส (Ryleigh Davis) นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์จาก Caltech และหัวหน้าทีมวิจัยกล่าวว่า "เราไม่เคยตรวจพบฟิลโลซิลิเกตในระบบสุริยะชั้นนอกที่เลยดาวพฤหัสบดีไปเลย ดังนั้นนี่จึงไม่ใช่สิ่งที่เราคาดไว้ในรายการสิ่งที่ต้องค้นหา"
การค้นพบนี้เชื่อมโยงโดยตรงกับไทรทัน (Triton) ดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของเนปจูน ซึ่งสร้างความสงสัยให้กับนักดาราศาสตร์มานาน ไทรทันโคจรรอบเนปจูนในทิศทางตรงกันข้าม (retrograde) กับการหมุนของดาวเคราะห์ นำไปสู่ข้อสรุปว่ามันไม่ได้เกิดในวงโคจรรอบเนปจูน แต่ถูกจับมาจากแถบไคเปอร์เมื่อหลายพันล้านปีก่อน
เมื่อไทรทันถูกจับ แรงโน้มถ่วงมหาศาลและวงโคจรที่โกลาหลของมันในตอนแรกก็ได้ฉีกดวงจันทร์ดั้งเดิมทั้งตระกูลของเนปจูนจนแหลกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย เศษซากเหล่านี้บางส่วนต่อมาได้รวมตัวกันอีกครั้งด้วยแรงโน้มถ่วง ก่อตัวเป็นดวงจันทร์ชั้นในขนาดเล็กที่เราเห็นในปัจจุบัน (โปรเตียส ลาริสซา กาลาเทีย ไนแอด ทาลัสซา เดสปินา) และวงแหวน ซึ่งอธิบายได้ว่าทำไมดวงจันทร์เหล่านี้ถึงมีขนาดเล็กกว่าและมีรูปร่างไม่สม่ำเสมอมากกว่าดวงจันทร์ดั้งเดิมของเนปจูน
การมีอยู่ของแร่ดินเหนียวบนดวงจันทร์ที่เย็นจัดและเล็กเหล่านี้ทำให้เกิดปริศนา: ฟิลโลซิลิเกตจำเป็นต้องมีการสัมผัสกันระหว่างน้ำของเหลวกับหินเป็นเวลานานจึงจะก่อตัวได้ พวกมันไม่สามารถก่อตัวบนพื้นผิวของวัตถุไร้บรรยากาศขนาดเล็กในระบบสุริยะชั้นนอกได้ เพราะต้องใช้อุณหภูมิ ความดัน และน้ำของเหลวที่พบได้เฉพาะภายในของโลกที่มีขนาดใหญ่กว่ามากเท่านั้น
ดร. เดวิส อธิบายว่า "ดวงจันทร์ที่เรากำลังตรวจสอบ—ลาริสซาและกาลาเทีย—มีขนาดเล็กเกินไปและเย็นเกินไปที่จะเกิดปฏิกิริยาเคมีแบบนี้ขึ้นที่นี่ได้ ดังนั้น ดินเหนียวนี้ต้องมาจากที่อื่น น่าจะเป็นภายในที่ลึกของวัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่ามาก"
นักวิจัยตีความว่าแร่ดินเหนียวเหล่านี้คือ 'วัสดุภายใน' ของวัตถุแม่ขนาดใหญ่ในอดีต ซึ่งน่าจะเป็นดวงจันทร์น้ำแข็งที่มีขนาดเท่ากับดวงจันทร์บางดวงของดาวเสาร์หรือดาวยูเรนัส ซึ่งเคยมีมหาสมุทรน้ำของเหลวใต้ผิวดินและภายในที่มีปฏิกิริยา เมื่อไทรทันชนกับดวงจันทร์ดั้งเดิมเหล่านี้ มันได้เปิดโปงภายในของพวกมัน และเศษซากที่อุดมด้วยดินเหนียวนั้นก็รวมตัวกันอีกครั้งเป็นดวงจันทร์ชั้นในและวงแหวนในปัจจุบัน
ชื่อของงานวิจัย—"ดวงจันทร์ชั้นในและวงแหวนของเนปจูนคือส่วนภายในของวัตถุน้ำแข็งที่ถูกเปิดเผย"—บ่งชี้ว่าวัตถุเหล่านี้เป็นตัวอย่างของวัสดุภายในจากโลกมหาสมุทรที่ถูกทำลาย ซึ่งเป็นโอกาสที่หาได้ยากในการศึกษาสสารที่ปกติจะถูกฝังลึกอยู่ใต้พื้นผิวหลายกิโลเมตรของดวงจันทร์ขนาดใหญ่
การค้นพบนี้มีความหมายสำคัญต่อการทำความเข้าใจวิวัฒนาการอันเป็นเอกลักษณ์ของเนปจูน:
กล่าวโดยสรุป การค้นพบแร่ดินเหนียวบนดวงจันทร์เหล่านี้และการไม่มีน้ำแข็งบนพื้นผิวอย่างชัดเจนของ JWST เป็นหลักฐานทางเคมีโดยตรงว่าดวงจันทร์ชั้นในของเนปจูนคือเศษหินที่รวมตัวกันใหม่ของ 'มหาสมุทรโลก' ขนาดยักษ์ในยุคโบราณ ซึ่งถูกทำลายย่อยยับเมื่อไทรทัน วัตถุจรจัดจากแถบไคเปอร์ ถูกดึงดูดเข้าสู่วงโคจรถอยหลังเมื่อหลายพันล้านปีก่อน