星際彗星 3I/ATLAS 揭示了比太陽系冷得多的水源
2025 年造訪太陽系的星際彗星 3I/ATLAS 與太陽系天文形成環境寒冷得多的痕跡。 ALMA（阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列）天文台的研究人員首次測量了太陽系外天體中的氘水，揭示了截然不同的形成條件。這項發現發表在《自然天文學》雜誌上，為研究銀河系行星環境的多樣性開闢了新的視角。
首次在星際物體上探測到半重水
當彗星接近太陽時，由密西根大學的 Luis E. Salazar Manzano 領導的團隊將 ALMA 的 66 個天線指向 3I/ATLAS。這些儀器從 HDO 分子接收到訊號，HDO 分子是水的一種形式，其中一個氫被氘（一種較重的同位素）取代。對星際物體的這種史無前例的測量揭示了氘化水與普通水的驚人比例。
#BreakingNews ☄️The interstellar comet 3I/ATLAS contains 40 times more semi-heavy water than Earth's oceans🌎 Demonstrating that its system of origin formed under extreme conditions.
First measurement of HDO in an interstellar object!https://t.co/jY6eyNbN3M pic.twitter.com/rk0LmqbxjR
— ALMA Observatory📡 (@almaobs) April 23, 2026
數據顯示，3I/ATLAS 含有的氘水大約是太陽系彗星的 30 倍。與地球海洋相比，這個比例更為極端，達到了40倍左右。這種差異不僅僅是數字上的：它反映了僅在低於 30 開爾文的極低溫度下發生的根本不同的化學過程，表明彗星的原始環境是冰冷的，並且經歷了較少的熱處理。
星際訪客的起源與軌跡
- 這顆彗星於 2025 年 7 月 1 日由智利的 ATLAS 望遠鏡發現。
- 這是第三個被確認訪問太陽系的星際物體。
- 它的雙曲線軌跡證實它與太陽引力無關。
- 它於 2025 年 10 月經過近日點，目前正前往星際空間。
3I/ATLAS 不會對地球構成任何風險。它的最小距離是安全的，彗星繼續其穿越宇宙的旅程，不會威脅到我們的星球。儘管距離遙遠，ALMA 的儀器仍能夠在該物體仍在釋放足夠氣體進行光譜分析的期間捕獲準確的訊號。
豐富的氘揭示了遙遠世界的什麼
宇宙中氘和氫的相對豐度可以追溯到大爆炸時期。然而，冷分子雲中的局部化學過程顯著改變了水中的這一比例。就 3I/ATLAS 而言，高氘值表明這顆彗星形成於一個以與我們完全不同的方式演化的行星系統中。環境溫度較低，隨著時間的推移，材料經歷的熱處理也少得多。
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研究的合著者、密西根大學教授特雷莎·帕內克·卡雷尼奧強調，每顆星星都充當來自其起源地的化學信使。像 ALMA 這樣的儀器使我們能夠開始將這些條件與早期太陽系中的條件進行比較。這項發現強化了銀河系中的行星系統並不完全相同，提供了來自其他地方的直接化學樣本，而無需進行星際旅行。
獨立觀察與確認技術
ALMA 在無線電頻譜的第 5 和第 6 頻段運行，捕獲普通水和氘化水的發射線。這些天線位於智利阿塔卡馬沙漠，克服了傳統光學望遠鏡由於太陽亮度太強而無法指向太陽的限制。天文學家使用非 LTE 方法對數據進行建模，以準確估計豐度，同時考慮將氘氫比下限保持在較高水平的保守情境。
詹姆斯·韋伯在彗星近日點後在紅外線波長上進行的獨立觀測也表明 3I/ATLAS 水中富含氘。使用不同儀器和技術的確認鞏固了發現並證明了不同觀測站之間的一致性，消除了儀器誤差或測量偽影的可能性。
星際天文化學的未來前景
這項測量為更詳細地研究銀河系行星形成環境的多樣性開闢了道路。未來對其他星際物體的觀測可能會證實，高比例的氘在星際空間的訪客中是否常見，或者是否代表了特殊情況。科學家繼續分析 3I/ATLAS 中檢測到的其他化合物，例如甲醇，以更全面地了解彗星的化學成分。然而，水仍然特別重要，因為它與岩石行星的形成以及可能向遙遠的行星系統輸送生命必需成分直接相關。
