星際訪客3I/ATLAS呈現重水並表明起源於銀河系冰凍區域

星際彗星 3I/ATLAS 在其古老的冰儲量中攜帶前所未有的化學特徵。天文學家已經發現，該天體在最近接近太陽時釋放的水中含有非常高比例的氘。這項發現表明它是在比地球附近更冷、更暗的銀河系環境中形成的。

密西根大學的研究人員對該物體排放的氣體進行了測繪。這些數據與在我們太空區域的天體中觀察到的模式相矛盾。對揮發性物質的詳細分析為了解遙遠行星系統的化學條件提供了一個直接的視窗。完整的研究被接受發表在科學期刊《自然天文學》。

化學分析揭示起源於極冷環境

3I/ATLAS中半重水和普通水的比例達到了令人驚訝的水平。氘的體積超過當地彗星記錄的水平至少 30 倍。當科學家將外星物質與地球海洋進行比較時，差異增加了 40 倍。氘由氫同位素組成，其原子核中含有一個質子和一個中子。普通水的基本結構中僅攜帶質子。

這種過量的重同位素就像是宇宙過去的天然溫度計。富含氘的水分子的形成需要極低的溫度。化學過程理想地發生在低於 30 開爾文的環境。缺乏強烈的恆星輻射也有利於這種結構的保存。產生該物體的氣體和塵埃雲仍然遠離熱源。快速凍結將元素困在最原始的狀態。

路易斯·薩拉查·曼薩諾 (Luis Salazar Manzano) 領導了光譜數據的調查。該研究人員在密西根大學天文學系工作。 Teresa Paneque-Carreño 負責協調分析工作。老師解釋說，我們系統的特點並不代表普遍的規則。年輕太陽形成環境的輻射量遠高於 3I/ATLAS 誕生時所面臨的輻射量。

宇宙訪客的年齡是太陽系的兩倍

天體的運行軌跡證實了它的外在起源。 ATLAS 監控系統於 2025 年 7 月 1 日偵測到該物體。雙曲線路線表明有一條穿過我們社區的獨特通道。彗星將跨越深空的邊界，再也不會回來。在這次事件發生之前，只有另外兩個星際天體得到了官方確認。

太空旅行者的核心直徑不到一公里。尺寸的減少並沒有阻止揮發性化合物的大量釋放。太陽熱引起二氧化碳和一氧化碳昇華。地面儀器的讀數中也出現了甲烷。氣體活動開始於距中心恆星五個天文單位的地方。

該物體的估計年齡給科學界留下了深刻的印象。計算顯示該地層形成於 7 至 100 億年前。一些模型表明其历史更为悠久。太陽系大約有 45 億年的歷史。形成原子核的宇宙塵埃在遇到太陽引力之前穿過廣闊的真空。冰的結構保存證明了星際環境在千年旅程中的熱穩定性。

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陸地和太空設備繪製冰的成分圖

捕獲訊號需要一個由尖端觀測站組成的複雜網路。阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列捕獲了最關鍵的發射。此天線綜合體在智利沙漠中運作。該設備的靈敏度使得區分普通水和重水的特徵成為可能。觀察的那一刻保證了團隊處理的數據的品質。

監測活動涉及多個步驟和不同的追蹤技術，以確保資訊的準確性。

• 亞利桑那州的 MDM 天文台記錄了核心的初始氣體排放。
• 主要測量是在該物體到達近日點後六天進行的。
• 最接近太陽的時間點發生在 2025 年 10 月。
• 詹姆斯韋伯太空望遠鏡提供了驗證這項發現的初步數據。
• 國際小組正在監測彗星的活動下降。

不同時間收集的資訊的一致性強化了小組的結論。地面射電望遠鏡和空間感測器之間的資料交叉消除了可能的讀取錯誤。 3I/ATLAS 是天然的極限化學實驗室。該物體的通過將來自另一顆恆星的樣本直接送到研究人員手中。

這項發現改變了銀河系行星形成的模型

訪客的化學成分含有高含量的碳同位素。這項特徵強化了古代恆星搖籃富含重金屬的假設。這些冷凍物質在星際真空中完好無損地保存了數十億年。星系化學演化模型獲得了寶貴的校準點。理論學家現在需要調整電腦模擬，以適應富含氘的水庫的存在。

在體外測量氘的新穎性開啟了一個新的研究領域。這段時間內改進的技術將作為未來攔截的基礎。現代天文學依賴於快速識別這些轉瞬即逝的目標。預計未來十年檢測量將大幅增加。維拉·C·魯賓天文台將領導尋找新旅行者的工作。

遙遠系統之間的比較完全取決於捕獲準確的數據。每一顆新的星際彗星都會帶來銀河歷史的不同片段。行星化學成分根據起源區域的不同而有很大差異。科學家現在有了評估宇宙中水的成分的可靠參考。夜空的連續測繪將確保這個宇宙目錄的擴展。