天文學家：星際天體3I/ATLAS源自比太陽系寒冷得多的地方

你有沒有想過，闖進太陽系的天外來客，能幫我們看懂一百多億年前的銀河系？人類目前找到的第三顆星際天體，就是那顆叫3I/ATLAS的彗星，去年7月被發現后就一直牽著全球天文學家的注意力，12月它已經開始往太陽系外跑了。最近天文學家公布了最新研究結果，直接實錘它的老家形成環境，比我們太陽系形成的時候冷太多，完全是另一個世界。

這次觀測是去年11月初完成的，剛好是這顆彗星經過近日點之后沒幾天。天文學家用上了位于智利的阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列，也就是天文圈鼎鼎大名的ALMA，那可是射電望遠鏡界的狠角色。借助這臺設備，研究人員第一次在星際天體里成功探測到了氫同位素氘。

我們都知道普通水是兩個氫原子加一個氧原子，普通氫原子只有一個帶正電的質子。氘是氫的“變種”，每個原子多了一個不帶電的中子，帶氘的水就是常說的半重水，比普通水要重一些。氘本來就常出現在太陽系彗星的水和地球海洋里，只是含量沒這么夸張。

本次研究的第一作者，密歇根大學天文學系的博士生路易斯說，3I/ATLAS彗星水里的氘豐度，比地球海洋里的高出40倍以上，比太陽系自己的彗星也高出30倍以上。這個數據一出來，直接就能幫我們推斷這顆彗星老家的環境到底是什么樣。氘的富集一般只會發生在星際空間冷分子云形成水的時候，這個時間點剛好和其他恒星周圍行星系統形成的時間對得上。

路易斯直接給出了結論，這顆星際彗星誕生的行星系統，初始溫度比太陽系形成的時候低得多。3I/ATLAS形成環境的溫度不到30開爾文，換算過來就是零下243.14攝氏度，比太陽系能找到的絕大多數地方都要冷得多。

之前的研究早就給這顆彗星定過齡，它已經有110億年的歷史，太陽系和太陽才46億歲，它比整個太陽系都要老一倍還多。路易斯說，彗星里封存的這些水，很大概率比它宿主恒星形成還要早很多，3I/ATLAS本身是后來從原行星盤里誕生的。原行星盤就是圍繞恒星旋轉的氣體塵埃盤，也是所有行星出生的地方。

溫度越高，化學反應越容易消耗掉氘的含量，能保留這么高的氘豐度，說明3I/ATLAS從出生開始就待在原行星盤的外緣，在那里待了幾十億年，才把這么高的氘含量存了下來。這個結論剛好和之前的觀測結果對上，過去就發現這顆彗星的二氧化碳含量特別高，本來就是原行星盤外緣形成天體的典型特征。

這次能用ALMA觀測真的特別關鍵，它有個其他很多望遠鏡比不了的優勢，能以離太陽更近的角度指向觀測目標。射電望遠鏡探測的是低能射電波，不像高能可見光或者熱量探測，離太陽太近會燒壞韋布空間望遠鏡這類光學望遠鏡的零件，ALMA完全沒這個顧慮。

天文學家觀測的時候，彗星離太陽大概2.03億公里，這個距離選得剛剛好。太陽的熱量剛好能把彗星表面的冰升華成氣體，滿足可探測的條件。天文學家本來做好了探測普通水的準備，結果找了一圈都沒發現符合探測靈敏度的信號。

路易斯說，這不代表3I/ATLAS就沒有普通水，只是含量太低，現在的設備還測不出來。讓整個研究團隊驚掉下巴的是，普通水沒找著，反而探測到了半重水。這反常的結果直接坐實了，3I/ATLAS真的是一個非同尋常的天外來客。

現在天文學家大概率沒法確定3I/ATLAS具體來自哪一個行星系統，但這不代表這顆天體就沒有研究價值。它就像宇宙送給人類的時間膠囊，帶著其他行星系統形成環境的原生物質，這次我們終于能打開這個時間膠囊，一窺它起源時候的物理條件。這些信息還能幫我們搞懂，太陽系形成之前很久的銀河系，到底是什么模樣。

位于智利的薇拉·C·魯賓天文臺今年6月已經發布了第一批觀測圖像，接下來預計會越來越頻繁地發現星際天體。到時候路易斯和他的同事就能搞清楚，3I/ATLAS這么高的半重水豐度到底是不是特例，其他類似的星際彗星是不是也有同樣的氘富集特征。

沒參與本次研究，但之前也研究過3I/ATLAS的行星天文學家卡雷塔博士說，現在研究這些星際彗星，我們真的只看到了冰山一角。整個學術界的認知都在跟著這些新發現快速更新，我們也在不斷學習怎么提出新問題，怎么理解那些超出過往認知的結果。

卡雷塔說，彗星里的氘含量就像天生的指紋，能直接反映出彗星誕生時候的原始狀態，也能幫我們還原一百多億年前銀河系的樣子。那時候銀河系的金屬含量比現在低得多，整個銀河系慢慢變老，不同時期形成的彗星種類不一樣，能孕育出來的行星種類也不一樣。

這些星際彗星最迷人的地方從來都不是它本身長什么樣、是什么來頭，而是它能帶著我們回溯時間，幫我們弄清楚，太陽系外其他行星系統的行星，到底是不是和我們太陽系的行星相似。這次的發現相當于給人類打開了一扇全新的窗，讓我們能直接觸摸到太陽系外行星形成的原始樣本。

參考資料：新華網 天文學家：星際天體3I/ATLAS源自比太陽系寒冷得多的地方