星際彗星3I/ATLAS來自宇宙極寒之地，重水含量超太陽系彗星約30倍

IT之家 5 月 11 日消息，一顆來自太陽系之外的彗星，讓天文學(xué)家得以難得地窺見：外星行星系統(tǒng)，可能在與塑造我們太陽系周遭環(huán)境截然不同的條件下形成。

這顆天體就是 3I/ATLAS，不到一年前，它在穿越太陽系時(shí)被人類發(fā)現(xiàn)。盡管科學(xué)家目前仍無法確定其確切起源，但由密歇根大學(xué)主導(dǎo)的一項(xiàng)新研究表明，這顆彗星誕生于宇宙中一處極寒區(qū)域。

這項(xiàng)研究發(fā)表于《自然?天文學(xué)》期刊，研究發(fā)現(xiàn) 3I/ATLAS 內(nèi)部富含高濃度的富氘水，也就是常說的“重水”。該研究還獲得了美國國家航空航天局（NASA）、美國國家科學(xué)基金會(huì)以及智利國家研究與發(fā)展局的部分資助支持。

本研究第一作者、密歇根大學(xué)天文系博士生路易斯?薩拉查?曼薩諾表示：“我們的最新觀測(cè)結(jié)果表明，孕育太陽系的環(huán)境條件，與銀河系其他區(qū)域行星系統(tǒng)的演化環(huán)境存在巨大差異?！?/p>

星際彗星中發(fā)現(xiàn)重水

據(jù)IT之家了解，水分子由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子構(gòu)成，化學(xué)式為 H?O。普通水中的氫原子僅含有一個(gè)質(zhì)子；而氘是氫的一種重同位素，同時(shí)包含一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子。

研究人員發(fā)現(xiàn)，這顆彗星的水分子中，氘的占比高得驚人。地球以及太陽系內(nèi)的彗星上同樣存在重水，但 3I/ATLAS 體內(nèi)檢測(cè)到的重水含量遠(yuǎn)超以往已知水平。

薩拉查?曼薩諾指出：“其水分子中氘與普通氫的比例，高于我們此前在其他行星系統(tǒng)及行星彗星中觀測(cè)到的任何數(shù)值?！?/p>

據(jù)研究團(tuán)隊(duì)測(cè)算，這顆彗星水體中的氘含量比值，是太陽系內(nèi)所有已觀測(cè)彗星的約 30 倍，更是地球海洋水體氘比值的約 40 倍。

探尋外星起源的線索

科學(xué)家可以借助這類化學(xué)元素比值，反推彗星與行星形成初期的環(huán)境條件。通過對(duì)比 3I/ATLAS 與太陽系天體的化學(xué)組分，研究人員判定：這顆彗星大概率形成于溫度更低、輻射強(qiáng)度更弱的宇宙環(huán)境中。

本研究聯(lián)合負(fù)責(zé)人、密歇根大學(xué)天文學(xué)助理教授特雷莎?帕內(nèi)克 - 卡雷尼奧表示：“這足以證明，造就太陽系的環(huán)境條件，并非宇宙空間普遍存在的常態(tài)。這話聽起來似乎顯而易見，但恰恰是需要科學(xué)實(shí)證的關(guān)鍵結(jié)論。”

研究人員解釋，能夠完成此次高精度深度研究，離不開多重有利條件，首先便是這顆彗星被發(fā)現(xiàn)的時(shí)間足夠早，為后續(xù)持續(xù)觀測(cè)預(yù)留了窗口。

科學(xué)家如何研究 3I/ATLAS

彗星被發(fā)現(xiàn)后，薩拉查?曼薩諾及其研究團(tuán)隊(duì)獲得了亞利桑那州 MDM 天文臺(tái)的觀測(cè)時(shí)段，率先捕捉到了彗星釋放氣體的早期跡象（MDM 天文臺(tái)由密歇根大學(xué)、達(dá)特茅斯學(xué)院、麻省理工學(xué)院聯(lián)合創(chuàng)辦，名稱取自三所機(jī)構(gòu)首字母）。

隨后，薩拉查?曼薩諾與帕內(nèi)克 - 卡雷尼奧展開合作。帕內(nèi)克 - 卡雷尼奧利用位于智利的阿塔卡馬大型毫米波 / 亞毫米波陣列（ALMA）的專業(yè)設(shè)備，對(duì)這顆彗星的化學(xué)組分開展了更精細(xì)的解析。

阿塔卡馬大型毫米波 / 亞毫米波陣列的探測(cè)精度，足以區(qū)分普通水與氘化重水，讓研究人員得以精準(zhǔn)計(jì)算兩種水體的含量比例。科學(xué)家表示，這是人類首次對(duì)星際天體成功完成此類化學(xué)組分分析。

薩拉查?曼薩諾坦言：“身處密歇根大學(xué)、能夠使用頂尖天文觀測(cè)設(shè)備，是這項(xiàng)研究得以落地的關(guān)鍵。我們的團(tuán)隊(duì)人才濟(jì)濟(jì)，在多個(gè)研究領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)豐富，成員之間優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，才最終完成了這批觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析與解讀?！?/p>

未來的星際天體探索

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這項(xiàng)研究證實(shí)：未來發(fā)現(xiàn)的星際天體同樣可以開展化學(xué)組分分析，有望為人類揭開銀河系各處行星系統(tǒng)的形成機(jī)制提供全新視角。

迄今為止，天文學(xué)家僅發(fā)現(xiàn)三顆闖入太陽系的星際天體，3I/ATLAS 便是其中之一。不過帕內(nèi)克 - 卡雷尼奧認(rèn)為，隨著新一代天文臺(tái)投入巡天觀測(cè)，這類星際天體的發(fā)現(xiàn)將會(huì)變得愈發(fā)頻繁。

她同時(shí)強(qiáng)調(diào)了保護(hù)暗夜星空的重要性，只有維持夜空純凈黑暗，天文學(xué)家才能持續(xù)捕捉到來自深空的微弱天體信號(hào)。

她表示：“我們必須守護(hù)好暗夜環(huán)境，保持夜空通透無光污染，才能探測(cè)到這些體量微小、光芒黯淡的星際天體?！?/p>