星際彗星 3I/ATLAS 揭示氘含量比海洋高 40 倍

2025 年 7 月發現的一顆星際彗星的水特性與太陽系中發現的水特性截然不同。使用智利的 ALMA 望遠鏡對 3I/ATLAS 物體進行了研究，發現其含有重氫形式的氘濃度，比地球海洋中發現的氘濃度高 40 倍以上。這項發現於 2026 年 4 月發表在《自然天文學》雜誌上，為了解其他空間區域的世界形成條件提供了前所未有的線索。

密西根大學的天文物理學家協調了這項研究，分析了該天體中存在的水的同位素組成。這項發現標誌著科學家首次對已確認的星際天體進行此類化學表徵，為未來類似的研究鋪平了道路。

同位素比例揭示宇宙起源

在彗星中檢測到的氘比例達到了非同尋常的水平。這個比率（稱為 D/H）的計算顯示，其濃度比太陽系中典型彗星的濃度高 30 倍。普通水含有兩個與氧鍵結的常見氫原子（每個氫原子一個質子）。在星際彗星中，相當一部分水分子包含氘，一種攜帶質子和中子的同位素。

世界上最大的天文項目 ALMA 望遠鏡透過專門的感測器檢測到了這些差異。該技術使得能夠以足夠的精度區分氘化水和常規水，以量化每個樣品中的確切比例。這些數據作為化學特徵，揭示了數十億年前彗星起源的環境條件。

該研究的聯合主任、密西根大學天文學副教授特雷莎·帕內克·卡雷諾 (Teresa Paneque-Carreño) 解釋了這項發現的相關性。產生太陽系的條件並不代表宇宙的常態。儘管這似乎是顯而易見的，但這是一個需要實證論證的結論。研究證明，星系區域之間的行星形成機制有顯著差異。

📡"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

更酷、更有特色的居家環境

同位素數據顯示了一種完全不同的形成情況。 3I/ATLAS 彗星可能誕生於較冷的環境，其紫外線輻射比早期太陽系記錄的要少。這些極端條件透過特定的化學過程豐富了氘的比例。在非常低的溫度下，化學反應有利於氘而不是普通氫。

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該研究的主要作者、密西根大學天文學系博士生路易斯·薩拉查·曼薩諾強調了這項發現的重要性。觀測顯示，銀河係不同區域的行星系統演化截然不同。每個系統都帶有其形成歷史的獨特記錄，這些記錄嵌入其彗星和冰冷物體的化學成分中。

3I/ATLAS 被確認為星際天體發生在 2025 年，即當年 7 月被發現的幾個月後。該物體屬於極為罕見的類別，是自天文觀測開始系統辨識以來第三個被確認進入太陽系的星際物體。

先前的成分異常

先前的調查已經發現了 3I/ATLAS 彗星結構的異常情況。其成分中二氧化碳與水的比例很高，這種模式在太陽彗星中很少被觀察到。這些變化表明它們起源於完全不同的環境，其化學過程與控制太陽附近冰體形成的化學過程不同。

D/H 比率為這些跡象提供了光譜證實。從揮發性氣體到稀有同位素，其成分的各個方面都有助於拼湊出該物體宇宙歷史的連貫圖景。這顆彗星起到了化學時間膠囊的作用，保存了數十億年前其形成地點的條件證據。

為未來的星際特徵開放

密西根團隊進行的分析為未來的研究建立了可複製的方法。 ALMA 天文台擁有分佈在阿塔卡馬沙漠的 66 個天線陣列，能夠探測到日益微妙的同位素特徵。該工具將為研究最終穿過太陽引力球的其他星際天體開闢可能性。

一千多名技術人員和工程師參與了 ALMA 綜合體的組裝和優化。該基礎設施代表了對理解宇宙化學的國際投資。他們在這項氘研究中的表現證明了這種合作努力所帶來的巨大科學回報。

這些數據也為行星系統的演化模型提供了資訊。了解不同的環境如何產生不同的成分可以完善潛在宜居世界的頻率和特徵的假設。彗星 3I/ATLAS 為銀河多樣性提供了實質的教訓。