星际彗星 3I/ATLAS 来自宇宙极寒之地，重水含量超太阳系彗星约 30 倍

IT之家 5 月 11 日消息，一颗来自太阳系之外的彗星，让天文学家得以难得地窥见：外星行星系统，可能在与塑造我们太阳系周遭环境截然不同的条件下形成。 这颗天体就是 3I/ATLAS，不到一年前，它在穿越太阳系时被人类发现。尽管科学家目前仍无法确定其确切起源，但由密歇根大学主导的一项新研究表明， 这颗彗星诞生于宇宙中一处极寒区域。 这项研究发表于《自然・天文学》期刊，研究发现 3I/ATLAS 内部富含高浓度的富氘水，也就是常说的“重水”。该研究还获得了美国国家航空航天局（NASA）、美国国家科学基金会以及智利国家研究与发展局的部分资助支持。 本研究第一作者、密歇根大学天文系博士生路易斯・萨拉查・曼萨诺表示：“我们的最新观测结果表明，孕育太阳系的环境条件，与银河系其他区域行星系统的演化环境存在巨大差异。” 星际彗星中发现重水 据IT之家了解，水分子由两个氢原子和一个氧原子构成，化学式为 H₂O。普通水中的氢原子仅含有一个质子；而氘是氢的一种重同位素，同时包含一个质子和一个中子。 研究人员发现，这颗彗星的水分子中，氘的占比高得惊人。地球以及太阳系内的彗星上同样存在重水，但 3I/ATLAS 体内检测到的重水含量远超以往已知水平。 萨拉查・曼萨诺指出：“其水分子中氘与普通氢的比例，高于我们此前在其他行星系统及行星彗星中观测到的任何数值。” 据研究团队测算， 这颗彗星水体中的氘含量比值，是太阳系内所有已观测彗星的约 30 倍，更是地球海洋水体氘比值的约 40 倍。 探寻外星起源的线索 科学家可以借助这类化学元素比值，反推彗星与行星形成初期的环境条件。通过对比 3I/ATLAS 与太阳系天体的化学组分，研究人员判定：这颗彗星大概率形成于温度更低、辐射强度更弱的宇宙环境中。 本研究联合负责人、密歇根大学天文学助理教授特雷莎・帕内克 - 卡雷尼奥表示：“这足以证明，造就太阳系的环境条件，并非宇宙空间普遍存在的常态。这话听起来似乎显而易见，但恰恰是需要科学实证的关键结论。” 研究人员解释，能够完成此次高精度深度研究，离不开多重有利条件，首先便是这颗彗星被发现的时间足够早，为后续持续观测预留了窗口。 科学家如何研究 3I/ATLAS 彗星被发现后，萨拉查・曼萨诺及其研究团队获得了亚利桑那州 MDM 天文台的观测时段，率先捕捉到了彗星释放气体的早期迹象（MDM 天文台由密歇根大学、达特茅斯学院、麻省理工学院联合创办，名称取自三所机构首字母）。 随后，萨拉查・曼萨诺与帕内克 - 卡雷尼奥展开合作。帕内克 - 卡雷尼奥利用位于智利的阿塔卡马大型毫米波 / 亚毫米波阵列（ALMA）的专业设备，对这颗彗星的化学组分开展了更精细的解析。 阿塔卡马大型毫米波 / 亚毫米波阵列的探测精度，足以区分普通水与氘化重水，让研究人员得以精准计算两种水体的含量比例。科学家表示，这是人类首次对星际天体成功完成此类化学组分分析。 萨拉查・曼萨诺坦言：“身处密歇根大学、能够使用顶尖天文观测设备，是这项研究得以落地的关键。我们的团队人才济济，在多个研究领域经验丰富，成员之间优势互补，才最终完成了这批观测数据的分析与解读。” 未来的星际天体探索 研究团队认为，这项研究证实：未来发现的星际天体同样可以开展化学组分分析，有望为人类揭开银河系各处行星系统的形成机制提供全新视角。 迄今为止，天文学家仅发现三颗闯入太阳系的星际天体，3I/ATLAS 便是其中之一。不过帕内克 - 卡雷尼奥认为，随着新一代天文台投入巡天观测，这类星际天体的发现将会变得愈发频繁。 她同时强调了保护暗夜星空的重要性，只有维持夜空纯净黑暗，天文学家才能持续捕捉到来自深空的微弱天体信号。 她表示：“我们必须守护好暗夜环境，保持夜空通透无光污染，才能探测到这些体量微小、光芒黯淡的星际天体。”