太陽(yáng)系的第三位星際訪客3I/ATLAS,又給天文學(xué)家?guī)?lái)了新的驚喜。
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借助智利阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)望遠(yuǎn)鏡,科研團(tuán)隊(duì)在彗星不斷膨脹的氣體云中,探測(cè)到了甲醇(CH3OH,一種簡(jiǎn)單的醇類分子)的極強(qiáng)信號(hào)。
作為人類確認(rèn)的第三個(gè)闖入太陽(yáng)系的星際天體,3I/ATLAS從2025年7月被發(fā)現(xiàn)起,就一直備受關(guān)注,此前兩位星際訪客是奧陌陌和鮑里索夫彗星。
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鮑里索夫彗星雖然和這次的3I/ATLAS一樣,具有典型的彗星特征,但它的化學(xué)成分大多和太陽(yáng)系普通彗星相差無(wú)幾。
而3I/ATLAS完全不同,此前詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡就曾發(fā)現(xiàn),它在距離太陽(yáng)3.32天文單位時(shí)(1個(gè)天文單位=1.5億公里),彗發(fā)里的二氧化碳含量是水的7.6倍,遠(yuǎn)超太陽(yáng)系彗星的常規(guī)水平,而這次ALMA的觀測(cè),更是觀測(cè)到了異常豐富的甲醇,這再次讓天文學(xué)家感到驚訝。
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這次的發(fā)現(xiàn),是科研團(tuán)隊(duì)在2025年8月到10月間,也就是3I/ATLAS飛向近日點(diǎn)(2025年10月29日抵達(dá))的過(guò)程中,開(kāi)展了多輪連續(xù)觀測(cè),覆蓋了它與太陽(yáng)距離2.6到1.7天文單位的區(qū)間,最終精準(zhǔn)捕捉到了這個(gè)彗星所釋放的分子——甲醇(CH?OH)和氰化氫(HCN)。
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甲醇這種簡(jiǎn)單的有機(jī)分子,在宇宙中其實(shí)并不少見(jiàn),它常常在寒冷星際空間里的塵埃顆粒表面形成,然后被正在誕生的行星系統(tǒng)中的彗星“吸收”并保存下來(lái)。
所以,在彗星身上發(fā)現(xiàn)甲醇,本身并不意外。
但這次在3I/ATLAS身上測(cè)到的甲醇,數(shù)量實(shí)在太多了,多到讓天文學(xué)家感到驚訝。
天文學(xué)家通過(guò)甲醇產(chǎn)率隨日心距的變化規(guī)律,推算出與氰化氫觀測(cè)同期的甲醇產(chǎn)量,最終得到9月12日、15日的甲醇/氰化氫產(chǎn)率比分別高達(dá)124和79,而太陽(yáng)系彗星的這一比值平均值僅為26。
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在人類有史以來(lái)通過(guò)射電觀測(cè)過(guò)的所有彗星中,3I/ATLAS的甲醇相對(duì)豐度能排到第二,僅有太陽(yáng)系內(nèi)成分極端反常的C/2016 R2彗星能超過(guò)它。
就算和彗星最主要的揮發(fā)分水相比,它的甲醇占比也能達(dá)到8%左右,是太陽(yáng)系彗星平均水平的4倍,所以說(shuō)它是“揣著一肚子太空酒精闖太陽(yáng)系的訪客”,一點(diǎn)都不夸張。
而更有意思的是這兩種分子的噴發(fā)模式--完全相反的噴發(fā)模式。
氰化氫的釋放明顯偏向背向太陽(yáng)的一側(cè),9月12日的觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示,它在背陽(yáng)的產(chǎn)量是向陽(yáng)面的25倍,向陽(yáng)面幾乎沒(méi)有可探測(cè)的釋放;而甲醇卻截然相反,越被太陽(yáng)照射越活躍,向陽(yáng)面的噴發(fā)強(qiáng)度顯著更高。
二者的釋放來(lái)源也完全不同:99%置信度的統(tǒng)計(jì)分析表明,氰化氫的產(chǎn)生完全來(lái)自彗核表面冰層的直接升華,這和太陽(yáng)系普通彗星的表現(xiàn)一致。
但甲醇的來(lái)源更復(fù)雜,同樣99%的置信度表明,除了彗核本身,距離彗核258公里之外的彗發(fā)中,還有額外的甲醇釋放源。
當(dāng)然,受限于長(zhǎng)基線數(shù)據(jù)的信噪比不足,目前還無(wú)法100%排除甲醇完全來(lái)自彗核的可能性。
這些額外的甲醇,最可能是來(lái)自彗發(fā)里漂浮的無(wú)數(shù)微小的冰粒,這些冰粒就像一顆顆迷你彗星,一邊隨著氣體向外飛散,一邊持續(xù)升華釋放甲醇,這也是人類首次在星際天體中清晰觀測(cè)到這種延伸釋放的現(xiàn)象。
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而兩種分子完全相反的噴發(fā)偏好,科研團(tuán)隊(duì)判斷,一方面可能是因?yàn)?I/ATLAS的彗核本身化學(xué)成分極不均勻,不同區(qū)域的冰層物質(zhì)天差地別。
另一方面也和彗核的自轉(zhuǎn)有關(guān)——它的自轉(zhuǎn)周期約16.16小時(shí),9月12日和15日的兩次觀測(cè)間隔了72小時(shí),彗核朝向太陽(yáng)和地球的活躍區(qū)發(fā)生了明顯變化,投影效應(yīng)也會(huì)放大觀測(cè)到的噴發(fā)差異。
在這次研究中,天文學(xué)家還追蹤到了甲醇產(chǎn)量的爆發(fā)式增長(zhǎng):從2025年8月到10月,隨著它不斷靠近太陽(yáng),甲醇的產(chǎn)率從每秒5×102?個(gè)分子飆升到每秒22.9×102?個(gè)分子,2個(gè)月內(nèi)漲了4倍多。
尤其是在跨過(guò)距離太陽(yáng)2天文單位的水冰升華帶內(nèi)緣后,增長(zhǎng)速度進(jìn)一步加快,整體變化規(guī)律符合與日心距的-5.2次方關(guān)系,這也說(shuō)明,隨著太陽(yáng)加熱讓彗核的水冰開(kāi)始大量升華,裹挾在水冰里的甲醇也被成規(guī)模地釋放了出來(lái)。
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至于網(wǎng)絡(luò)上關(guān)于“它是人造天體”的猜測(cè),早已被所有觀測(cè)數(shù)據(jù)徹底證偽,無(wú)論是它持續(xù)演化的彗發(fā)、塵埃尾,還是這次測(cè)得的分子構(gòu)成、噴發(fā)規(guī)律,都完全符合天然冰質(zhì)彗星的特征,沒(méi)有任何非自然的跡象。
當(dāng)然,對(duì)于我們普通人來(lái)說(shuō),我們關(guān)心的也是這個(gè)--它到底是不是外星科技產(chǎn)物。
但對(duì)天文學(xué)家來(lái)說(shuō),3I/ATLAS就像一份從外星系穿越星際而來(lái)的時(shí)間膠囊,借此,他們可以研究其它恒星系的原始組成。
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彗星是行星系統(tǒng)形成時(shí)留下的最原始樣本,它冰層里的化學(xué)成分,完美封存了它誕生的原行星盤(pán)的環(huán)境信息。
所以觀測(cè)到如此極端的甲醇豐度、以及和太陽(yáng)系彗星截然不同的化學(xué)比例,這些信息都在向我們表明,3I/ATLAS出生地恒星系和我們太陽(yáng)系的形成環(huán)境有著天壤之別,可能是它的母恒星的輻射、溫度環(huán)境與太陽(yáng)不同,也可能是它誕生的原行星盤(pán)里,冰塵顆粒的化學(xué)演化路徑和太陽(yáng)系里的情況不同,這些我們就不得而知了。
總之,它是我們探索其它恒星系的一個(gè)天然信使,能發(fā)掘到多少信息就看我們的手段和本事了。
這項(xiàng)成果于2026年3月正式發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。
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