ALMA 表示，星際訪客 3I/ATLAS 的氘化水濃度提高了 30 倍

阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）的新觀測揭示了星際彗星 3I/ATLAS 中普通水與氘化水的比率，顯示其起源於異常寒冷的環境。這項研究由密西根大學博士生 Luis E. Salazar Manzano 領導，與助理教授 Teresa Paneque-Carreño 合作，提供了遙遠行星系統的化學指紋。這項發現標誌著首次測量星際起源物體中的半重水。

3I/ATLAS 彗星所含的半重水 (HDO) 比例至少是我們太陽系彗星中的 30 倍，這一數值比地球海洋中記錄的數值高出 40 倍以上。這種顯著差異為了解彗星母星系統形成的寒冷條件提供了直接的化學視窗。這些資訊表明，銀河係其他地方的行星形成過程可能與塑造我們太陽系的過程大不相同。

水的獨特成分指向極冷的起源

該調查詳細說明了 3I/ATLAS 彗星相對於普通水 (H2O) 表現出非常豐富的氘水。雖然太陽系中的彗星大約每萬個普通水分子含有一個半重水分子，但星際物體的濃度要高得多。有趣的是，在觀察過程中，普通水本身低於 ALMA 的檢測閾值，這導致團隊間接確定了 D/H 比率。他們直接檢測HDO，並透過激發甲醇線推斷產水率。這種建模方法展示了 ALMA 的分析能力。這個比率是在彗星的家鄉系統形成並在其漫長的星際旅程中保持完好無損時確定的，作為那裡原始條件的分子「化石」。

ALMA 可實現關鍵測量和獨特的觀測窗口

由於 ALMA 的阿塔卡馬緊湊陣列 (ACA)，我們才能夠取得數據。這次的觀測是在 3I/ATLAS 彗星到達最接近太陽位置六天後進行的。這種狹窄的觀察窗口對於這一發現至關重要，因為 ALMA 獨特的指向太陽方向的能力使其有別於大多數光學望遠鏡。 Paneque-Carreño 強調了此功能的重要性。大多數儀器無法指向太陽，但像 ALMA 這樣的電波望遠鏡可以。該團隊能夠在近日點後幾天觀察到這顆彗星，恰好是在它從太陽後面的凌日中出現時。這使得他們能夠限制分子，這是其他儀器不可能實現的。

ALMA 的能力在以下方面發揮了重要作用：

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• HDO檢測：首次直接測量星際物體中的氘水。
• 太陽能定位：能夠在彗星最接近太陽後不久對其進行觀測。
• 複雜的建模：利用甲醇線的激勵來推斷水的產量。
• 觀察窗：利用彗星可見且活躍的短暫時間。

冷條件：恆星系統形成的指標

Luis E. Salazar Manzano 解釋說，導致氘水增加的化學過程對溫度非常敏感。它們需要較涼爽的環境，通常低於約 30 開爾文。這項特徵使得 D/H 比可以充當彗星誕生地的化學溫度計。對 3I/ATLAS 中水比例的分析表明，它起源於一個溫度明顯低於我們太陽系形成期間普遍溫度的環境。這些資訊強化了整個銀河系行星形成機制存在巨大多樣性的想法。每一顆星際彗星都帶有它的一些歷史，就像來自其他地方的化石一樣，透過 ALMA 等儀器，我們開始了解它們。

彗星是「骯髒的雪球」和宇宙使者

由於彗星的含水量很高，因此經常被描述為“骯髒的雪球”。這些水含有它們形成環境的冷凍化學記錄。水的分子變體，稱為氘化水 (HDO)，其中氫原子被氘（帶有附加中子的氫原子）取代，可作為基本標記。 HDO/H2O 比率具有特殊的宇宙學意義，因為氘和氫的豐度是在大爆炸期間定義的。這使得測量成為對其他世界誕生條件的基本而獨特的探索。將這些星際訪客的化學成分與我們太陽系中彗星的化學成分進行比較的能力，為了解整個銀河系恆星和行星的祖分子雲的異質性提供了寶貴的見解。