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星际物体 3I/ATLAS 中甲烷的探测促进了对太空生命起源的研究

作者 Redação • 2026年5月25日 • 1 min de leitura

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照片: A deep image of interstellar Comet 3I/ATLAS captured by the Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) on Gemini South at Cerro Pachón in Chile, one half of the International Gemini Observatory, partly funded by the U.S. National Science Foundation (NSF) and operated by NSF NOIRLab. The image shows the comet’s broad coma — a cloud of gas and dust that forms around the comet’s icy nucleus as it gets closer to the Sun — and a tail spanning about 1/120th of a degree in the sky (where one degree is about the width of a pinky finger on an outstretched arm) and pointing away from the Sun. 3I/ATLAS is only the third confirmed interstellar visitor to our Solar System. The exposures tracked the comet as it traveled across the sky, and the final image is composed to freeze the stars in place during the observation. Two small colored trails from unrelated asteroids with a different motion from that of the comet can also be seen. These observations of Comet 3I/ATLAS were conducted during a Shadow the Scientists program hosted by NSF NOIRLab. A full recording of the session can be found here.

星际物体 3I/ATLAS 已经穿越了太阳系的宜居带。该轨迹与地球相对于太阳的轨道平面对齐，记录的精度为 4.88 度。由于向太阳发射物质射流，该天体的经过引起了科学界的关注。这种现象表明，大块的水冰和岩石碎片被释放出来，这些碎片的结构可以抵抗太阳风和辐射。科学家阿维·勒布（Avi Loeb）与埃里克·科托（Eric Keto）一起对天文观测结果进行了详细分析。

SPHEREx 太空天文台发现该物体的结构中存在有机分子。生产速率估计为每秒 5×10^26 个分子，大约相当于同时生产水分子的十分之一。设备检测到的化合物包括甲醇、甲醛、乙烷和甲烷。对太阳系外物体中这些物质的识别提供了有关宇宙化学成分的前所未有的数据。星际物体中有机物质的存在是评估生物体出现条件的核心要素。

气体释放的异常行为

使用韦伯望远镜对 3I/ATLAS 中甲烷的存在进行了光谱证实。该设备提供了有关该物体气体成分的具体证据。然而，只有在该天体接近太阳之后才记录到了气体。甲烷的较晚出现立即引起了研究人员的质疑。甲烷冰被认为是高挥发性的，升华温度为-220°C。该值明显低于在-97°C 升华的二氧化碳的值。

根据传统的化学模型，位于3I/ATLAS表面附近的甲烷冰在气体释放的第一阶段应该已经剧烈升华。这个过程应该早在物体到达近日点之前就发生了。尽管有这一理论预期，但直到 2025 年 8 月，韦伯光谱仪和 SPHEREx 分光光度法都没有在更早的时间检测到这种气体。最初的缺失表明天体外层可能缺乏甲烷。这种释放只会由于直接太阳辐射引起的强烈加热而发生。

由于事先检测到 3I/ATLAS 排放的一氧化碳，情况变得更加复杂。一氧化碳的挥发性甚至比甲烷还要大。从理论上讲，如果表面损耗理论是对该现象的唯一可行解释，则该化合物应该不存在于表面。气体排放数据的差异提出了审查物理化学模型的必要性。科学家们试图了解在极端温度变化下控制星际物体中挥发性化合物行为的过程。

有生源假说和物质运输

系外行星大气中的甲烷排放通常充当生物特征。该气体充当生物活性存在的潜在指标。美国国家科学院年鉴（PNAS）最近发表的一篇文章认为，甲烷可能代表了地球以外第一个可检测到的生命迹象。 3I/ATLAS 中甲烷的奇特行为引发了关于甲烷排放是否源自某种形式的太阳系外生命的可能性的争论。向太阳喷射的物质可能将含有生物元素的碎片运送到太阳系内可能适合居住的行星。

生命可以通过小行星、流星体和星际物体在恒星系统之间传播的概念被称为“有源论”。 2026 年 2 月 3 日，Avi Loeb 发表了一份关于 3I/ATLAS 释放的碎片的有生源论可行性的详细研究报告。 2018 年的研究由阿维·勒布 (Avi Loeb)、伊丹·金斯伯格 (Idan Ginsburg) 和马纳斯维·林加姆 (Manasvi Lingam) 领导，已经探索了生命在银河尺度上传播的影响。定向有源论理论表明，根据天文事件的具体特征，有意识地采取行动。

3I/ATLAS 轨迹与太阳周围宜居行星的轨道平面罕见且精确地对齐。
发射出一股突出的射流，其中含有足够坚固的碎片，可以穿过辐射和太阳风而不会完全分解。
在更接近系统中心恒星的战略时刻释放有机化合物。

这些因素的结合支持了有关生物材料计划输送的假设的制定。然而，最终的证据取决于对喷射到太空中的碎片的直接分析以及对可行细胞结构的识别。

微生物在极端环境下的抵抗力

验证有源论假说需要证明太阳系外生命形式有能力在漫长的星际旅行中生存。太空环境具有冰冻温度和高辐射。地球科学为微生物在恶劣环境中的恢复能力提供了有据可查的先例。研究表明，微生物在三公里积雪下的冰晶内可以存活超过 30,000 年。 2005年，加州大学的物理学家Buford Price和学生Robert Rohde在PNAS上发表了一项研究，详细介绍了这些生物体的适应机制。

数据表明，微生物在自身周围形成一层液态水薄膜。该结构允许氧气、氢气和甲烷等气体从附近的气泡中扩散。这一过程保证了冷冻期间维持基本生命功能所需的营养供应。《自然通讯》杂志于 2020 年发布的另一项调查揭示了更令人印象深刻的数据。在南太平洋海底 75 米、海平面以下 5,700 米深处发现的微生物已经能够在岩石沉积物中生存一亿多年。

深海环境的特点是可用能量和营养物质极度匮乏。在实验室环境中重新激活后，古老的微生物恢复了冬眠状态。这些生物体再次开始新陈代谢并繁殖，表现出长时间休眠的高能力。陆地生命抵抗力的例子可以作为评估太阳系外生物生存潜力的比较基础。适应宇宙旅行的生命形式可以提供更有效的进化机制来应对太空真空的挑战。