天文学家在星际彗星 3I/ATLAS 中发现高浓度氘

天文学家利用射电望远镜观测发现了有关星际彗星 3I/ATLAS 的起源和成分的新信息。这项研究于 4 月 23 日发表在《自然天文学》杂志上，揭示了该天体含有极高浓度的氘化水。这些测量是由智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）于 11 月在彗星经过最接近太阳的几天后进行的。

当研究人员在 7 月份发现彗星 3I/ATLAS 穿越太阳系时，它引起了全世界的关注。它只是可见的第三个穿过我们宇宙区域的星际物体。这颗彗星于 12 月开始离开太阳系，但在此之前提供了有关其他行星系统形成条件的重要数据。

氘标志着首次探测到星际物体

ALMA射电望远镜使研究人员能够测量彗星内部的氘，这标志着首次在星际物体中检测到这种氢同位素。由于所发现的浓度，这一发现非同寻常。该研究的主要作者、密歇根大学天文学系博士生路易斯·爱德华多·萨拉查·曼萨诺 (Luis Eduardo Salazar Manzano) 表示，彗星水中的氘含量比地球海洋中的氘含量高出 40 多倍，比太阳系彗星中的氘含量高出 30 多倍。

氘是一种稀有的氢同位素。它与普通氢的不同之处在于每个原子都含有一个额外的中子，即不带电的亚原子粒子。当与氧气结合时，它会产生氘化水，也称为半重水或 HDO。这种变化使得水的重量大约是普通 H2O 的两倍。

3I/ATLAS 对这种分子的探测提供了关于彗星形成位置的重要线索。当星际空间的冷分子云中形成水时，通常会发生氘富集，通常与其他恒星周围的太阳系形成大约同时。分析表明，3I/ATLAS的形成环境非常寒冷，温度低于30开尔文，相当于-243.14摄氏度。

El agua de 3I/ATLAS contiene hasta 40 veces más deuterio que la Tierra, revelando un origen en nubes cósmicas ultrafrías nunca vistas así ☄️😱https://t.co/AQ0cDA0np7

— ecoosfera (@ecoosfera) April 29, 2026

该物体可能有110亿年的历史

此前的研究表明，这颗星际彗星的年龄可能长达 110 亿年，比我们的太阳系或太阳（45 亿年前形成）还要古老。仍然困在彗星内部的水可能早在其主恒星之前就形成了，但 3I/ATLAS 是后来从围绕恒星旋转的由气体和尘埃组成的原行星盘中诞生的，行星也是在同一盘中形成的。

研究人员认为，3I/ATLAS 系统在原行星盘的外部区域形成并度过了大部分时间，保留了其丰富的氘水。较高的温度可能会因化学反应而减少氘的含量，因此彗星的外围位置对于数十亿年来保持其原始特性完好无损至关重要。

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这些新发现与之前的观测结果一致，即在星际彗星内部发现了大量二氧化碳。这种特征组合与在原行星盘外部形成的物体一致。每个检测到的分子就像宇宙指纹一样，揭示了彗星诞生的行星系统的物理条件。

时间胶囊提供有关早期银河系的信息

星际物体是时间胶囊，从其他行星系统形成的环境中带来物质。 3I/ATLAS 测量最终使科学家能够打开这些胶囊并观察这些物体起源的物理条件。氘的存在类似于指纹，显示了彗星诞生时的本质，以及一百亿多年前银河系的样子，当时银河系的金属含量不如现在。

随着星系的老化，它形成的彗星类型也发生了变化，这意味着它可以形成的行星类型也发生了变化。这些星际彗星之所以有趣，不一定是因为它们是什么或看起来像什么，而是因为它们如何让天文学家回顾过去并发现其他系统中的行星是否与我们家乡的行星相似。

技术和观测的局限性

使用 ALMA 进行观测是这一发现的基础。射电望远镜可以比传统望远镜更接近的角度指向太阳。射电望远镜探测的是低能无线电波，而不是高能可见光或热量，后者会损坏詹姆斯·韦伯太空望远镜等望远镜的光学部件。

在这颗彗星接近距太阳 2.03 亿公里以内后不久，该团队就使用 ALMA 对它进行了研究。这个距离足够近，足以使彗星的冰升华并由于太阳热而变成可检测的气体，为测量创造了理想的条件：

• 检测前所未有浓度的氘水
• 首次在星际物体中发现这种同位素
• 测量结果于 11 月彗星到达近日点几天后进行
• 独家使用射电望远镜来保持数据完整性
• 确认先前检测到的二氧化碳丰度

研究人员原本期望能够检测到普通的水，但在实验中并没有发现。这并不意味着 3I/ATLAS 没有普通水，只是它低于观测的灵敏度。然而，尽管没有普通水，但检测到氘水立即表明 3I/ATLAS 确实是一个不寻常的物体。

星际研究的未来前景

天文学家不太可能确定 3I/ATLAS 来自哪个行星系统。天体将继续远离太阳系，不会留下直接通往其起源的痕迹。尽管如此，它仍将为了解其他行星系统如何形成和演化提供有价值的见解，为了解宇宙遥远区域提供窗口。

位于智利的维拉·C·鲁宾天文台于六月发布了第一批图像，预计将更频繁地探测星际物体。这种能力将使 Salazar Manzano 和他的同事能够确定 3I/ATLAS 是否由于其富含氘水而成为异常值，或者其他类似的彗星是否含有类似的浓缩物。科学界正在迅速发展，因为它学会提出新问题并理解这些罕见的宇宙访客的令人困惑的答案。