天文學家在星際彗星 3I/ATLAS 發現高濃度氘

天文學家利用電波望遠鏡觀測發現了有關星際彗星 3I/ATLAS 的起源和成分的新資訊。這項研究於 4 月 23 日發表在《自然天文學》雜誌上，揭示了該天體含有極高濃度的氘化水。這些測量是由智利的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）於 11 月在彗星經過最接近太陽的幾天后進行的。

當研究人員在 7 月發現彗星 3I/ATLAS 穿越太陽系時，它引起了全世界的關注。它只是可見的第三個穿過我們宇宙區域的星際物體。這顆彗星在 12 月開始離開太陽系，但在此之前提供了其他行星系統形成條件的重要數據。

氘標誌著首次探測到星際物體

ALMA射電望遠鏡使研究人員能夠測量彗星內部的氘，這標誌著首次在星際物體中檢測到這種氫同位素。由於所發現的濃度，這一發現非同尋常。該研究的主要作者、密西根大學天文學系博士生路易斯·愛德華多·薩拉查·曼薩諾 (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，比太陽系彗星中的氘含量高出 30 倍以上。

氘是一種稀有的氫同位素。它與普通氫的不同之處在於每個原子都含有一個額外的中子，即不帶電的亞原子粒子。當與氧氣結合時，它會產生氘化水，也稱為半重水或 HDO。這種變化使得水的重量大約是普通 H2O 的兩倍。

3I/ATLAS 對此分子的探測提供了關於彗星形成位置的重要線索。當星際空間的冷分子雲中形成水時，通常會發生氘富集，通常與其他恆星周圍的太陽系形成大約同時。分析表明，3I/ATLAS的形成環境非常寒冷，溫度低於30開爾文，相當於攝氏-243.14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

該物體可能有110億年的歷史

先前的研究表明，這顆星際彗星的年齡可能長達 110 億年，比我們的太陽系或太陽（45 億年前形成）還要古老。仍然困在彗星內部的水可能早在其主恆星之前就形成了，但 3I/ATLAS 是後來從圍繞恆星旋轉的由氣體和塵埃組成的原行星盤中誕生的，行星也是在同一盤中形成的。

研究人員認為，3I/ATLAS 系統在原行星盤的外部區域形成並度過了大部分時間，保留了其豐富的氘水。較高的溫度可能會因化學反應而減少氘的含量，因此彗星的外圍位置對於數十億年來保持其原始特性完好無損至關重要。

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這些新發現與先前的觀測結果一致，即在星際彗星內部發現了大量二氧化碳。這種特徵組合與原行星盤外部形成的物體一致。每個偵測到的分子就像宇宙指紋一樣，揭示了彗星誕生的行星系統的物理條件。

時間膠囊提供有關早期銀河系的信息

星際物體是時間膠囊，從其他行星系統形成的環境中帶來物質。 3I/ATLAS 測量最終使科學家能夠打開這些膠囊並觀察這些物體起源的物理條件。氘的存在類似於指紋，顯示了彗星誕生時的本質，以及一百億多年前銀河系的樣子，當時銀河系的金屬含量不如現在。

隨著星系的老化，它形成的彗星類型也發生了變化，這意味著它可以形成的行星類型也發生了變化。這些星際彗星之所以有趣，不一定是因為它們是什麼或看起來像什麼，而是因為它們如何讓天文學家回顧過去並發現其他系統中的行星是否與我們家鄉的行星相似。

技術和觀測的局限性

使用 ALMA 進行觀測是這項發現的基礎。射電望遠鏡可以比傳統望遠鏡更接近的角度指向太陽。射電望遠鏡探測的是低能量無線電波，而不是高能量可見光或熱量，後者會損壞詹姆斯·韋伯太空望遠鏡等望遠鏡的光學部件。

在這顆彗星接近太陽 2.03 億公里以內後不久，團隊就使用 ALMA 對它進行了研究。這個距離足夠近，足以使彗星的冰昇華並由於太陽熱而變成可檢測的氣體，為測量創造了理想的條件：

• 檢測前所未有濃度的氘水
• 首次在星際物體中發現這種同位素
• 測量結果於 11 月彗星到達近日點幾天後進行
• 獨家使用電波望遠鏡來保持數據完整性
• 確認先前檢測到的二氧化碳豐度

研究人員原本期望能夠檢測到普通的水，但在實驗中並沒有發現。這並不意味著 3I/ATLAS 沒有普通水，只是它低於觀測的靈敏度。然而，儘管沒有普通水，但檢測到氘水立即表明 3I/ATLAS 確實是一個不尋常的物體。

星際研究的未來前景

天文學家不太可能確定 3I/ATLAS 來自哪個行星系統。天體將繼續遠離太陽系，不會留下直接通往其起源的痕跡。儘管如此，它仍將為了解其他行星系統如何形成和演化提供有價值的見解，為了解宇宙遙遠區域提供窗口。

位於智利的維拉·C·魯賓天文台於六月發布了第一批圖像，預計將更頻繁地探測星際物體。這種能力將使 Salazar Manzano 和他的同事能夠確定 3I/ATLAS 是否由於其富含氘水而成為異常值，或者其他類似的彗星是否含有類似的濃縮物。科學界正在迅速發展，因為它學會提出新問題並理解這些罕見的宇宙訪客的令人困惑的答案。