星际彗星 3I/ATLAS 揭示氘含量比海洋高 40 倍

2025 年 7 月发现的一颗星际彗星的水特性与太阳系中发现的水特性截然不同。使用智利的 ALMA 望远镜对 3I/ATLAS 物体进行了研究，发现其含有重氢形式的氘浓度，比地球海洋中发现的氘浓度高 40 倍以上。这一发现于 2026 年 4 月发表在《自然天文学》杂志上，为了解其他空间区域的世界形成条件提供了前所未有的线索。

密歇根大学的天体物理学家协调了这项研究，分析了该天体中存在的水的同位素组成。这一发现标志着科学家首次对已确认的星际天体进行此类化学表征，为未来类似的研究铺平了道路。

同位素比例揭示宇宙起源

在彗星中检测到的氘比例达到了非同寻常的水平。这个比率（称为 D/H）的计算显示，其浓度比太阳系中典型彗星的浓度高 30 倍。普通水含有两个与氧键合的常见氢原子（每个氢原子一个质子）。在星际彗星中，相当一部分水分子包含氘，一种携带质子和中子的同位素。

世界上最大的天文项目 ALMA 望远镜通过专门的传感器检测到了这些差异。该技术使得能够以足够的精度区分氘化水和常规水，以量化每个样品中的确切比例。这些数据作为化学特征，揭示了数十亿年前彗星起源的环境条件。

该研究的联合主任、密歇根大学天文学副教授特雷莎·帕内克·卡雷诺 (Teresa Paneque-Carreño) 解释了这一发现的相关性。产生太阳系的条件并不代表宇宙的常态。尽管这似乎是显而易见的，但这是一个需要实证论证的结论。研究证明，星系区域之间的行星形成机制存在显着差异。

📡"Comet 3I/ATLAS was born in a region of the Galaxy vastly different from our Solar System, billions of years ago" By @skyatnightmag https://t.co/gLtO8I2qxx pic.twitter.com/4RKuyYlfPH

— ALMA Observatory📡 (@almaobs) April 26, 2026

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同位素数据表明了一种完全不同的形成情况。 3I/ATLAS 彗星可能诞生于较冷的环境，其紫外线辐射比早期太阳系记录的要少。这些极端条件通过特定的化学过程丰富了氘的比例。在非常低的温度下，化学反应有利于氘而不是普通氢。

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该研究的主要作者、密歇根大学天文学系博士生路易斯·萨拉查·曼萨诺强调了这一发现的重要性。观测表明，银河系不同区域的行星系统演化截然不同。每个系统都带有其形成历史的独特记录，这些记录嵌入其彗星和冰冷物体的化学成分中。

3I/ATLAS 被确认为星际天体发生在 2025 年，即当年 7 月被发现的几个月后。该物体属于极其罕见的类别，是自天文观测开始系统识别以来第三个被确认进入太阳系的星际物体。

先前的成分异常

之前的调查已经发现了 3I/ATLAS 彗星结构的异常情况。其成分中二氧化碳与水的比例很高，这种模式在太阳彗星中很少观察到。这些变化表明它们起源于完全不同的环境，其化学过程与控制太阳附近冰体形成的化学过程不同。

D/H 比率为这些迹象提供了光谱证实。从挥发性气体到稀有同位素，其成分的各个方面都有助于拼凑出该物体宇宙历史的连贯图景。这颗彗星起到了化学时间胶囊的作用，保存了数十亿年前其形成地点的条件证据。

为未来的星际特征开放

密歇根团队进行的分析为未来的研究建立了可复制的方法。 ALMA 天文台拥有分布在阿塔卡马沙漠的 66 个天线阵列，能够探测到日益微妙的同位素特征。该工具将为研究最终穿过太阳引力球的其他星际天体开辟可能性。

一千多名技术人员和工程师参与了 ALMA 综合体的组装和优化。该基础设施代表了对理解宇宙化学的国际投资。他们在这项氘研究中的表现证明了这种合作努力所带来的巨大科学回报。

这些数据还为行星系统的演化模型提供了信息。了解不同的环境如何产生不同的成分可以完善有关潜在宜居世界的频率和特征的假设。彗星 3I/ATLAS 为银河多样性提供了切实的教训。