星際彗星 3I/ATLAS 含有太陽系中從未見過的稀有水

密西根大學研究人員領導的一項新研究表明，這顆彗星誕生的時期比形成太陽系的時期要冷得多。這些發現來自對彗星水的不尋常成分的分析，結果顯示氘（氫的一種較重形式）的含量高得令人難以置信。

這項研究發表在《自然天文學》雜誌上，並得到了美國太空總署、美國國家科學基金會和智利國家研究與發展局的支持。

該研究的主要作者、密西根大學天文學系的博士生路易斯·薩拉查·曼薩諾（Luis Salazar Manzano）說：“我們的新觀察結果表明，導致太陽系形成的條件與銀河系許多部分演化出行星系統的條件非常不同。”

這顆外星彗星含有不尋常的「重水」。

水分子由兩個氫原子和一個氧原子組成，賦予水熟悉的 H₂式O 在普通水中，氫原子只有一個質子。但某些形式的水含有氘，一種含有一個質子和一個中子的氫同位素。

研究人員發現 3I/ATLAS 含有大量的富含氘的水。儘管地球上和太陽系彗星中存在少量重水，但 3I/ATLAS 中發現的重水含量明顯較高。

薩拉查·曼薩諾說：“水中氘相對於正常氫的含量高於我們在其他行星系統和行星彗星中看到的任何物質。”

研究人員稱，這顆彗星中氘的比例比太陽系彗星測得的氘比例高30倍，比地球海洋中的氘比例高出40倍。

冰凍出生地的線索

科學家利用氘含量作為一種化學指紋，揭示天體形成時的條件。透過將這些比率與離家較近的比率進行比較，研究人員可以推斷出彗星的形成環境。

研究小組得出的結論是，3I/ATLAS 可能是在一個比太陽系行星和彗星形成環境更冷的地區形成的，其輻射水平較低。

該研究的主要作者、密西根大學天文學助理教授特雷莎·帕內克·卡雷尼奧（Teresa Paneque-Carreño）說：“這證明，無論是什麼導致太陽系形成的條件，並不在太空中隨處可見。” “這似乎是顯而易見的，但這是你必須證明的事情之一。”

科學家如何學習 3I/ATLAS

研究人員表示，這項研究之所以可行，是因為天文學家足夠早地發現了 3I/ATLAS，以便進行詳細的後續觀測。

這項發現之後，Salazar Manzano 和合作者在亞利桑那州的 MDM 天文台獲得了觀測時間，並檢測到了彗星氣體排放的第一個跡象（MDM 是該天文台最初的合作夥伴，包括密西根州、達特茅斯學院和麻省理工學院）。

隨後，薩拉查與 Manzano Paneque-Carreño 合作，後者帶來了在智利使用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）的經驗。 ALMA 的儀器足夠靈敏，可以區分氘水和普通水，使團隊能夠精確測量兩者的比例。

研究人員表示，這是科學家首次成功對星際物體進行此類水分析。

「在密西根大學並能夠使用這些設施是使這項工作成為可能的關鍵，」薩拉查·曼薩諾說。 “我們是一個多元化團隊的一部分，在許多不同領域都有豐富的經驗，我們互相補充，這使我們能夠分析和解釋這些數據集。”

可以找到更多星際訪客

該研究還表明，天文學家可能很快就能對更多星際物體進行化學研究，以便更好地了解星系中行星系統的形成方式。

到目前為止，科學家已經發現了三個進入太陽系的已知星際物體，但研究人員預計，隨著更先進的天文台開始掃描天空，數字還會上升。

帕內克-卡雷尼奧強調，觀察黑暗的夜空對於發現這些脆弱的遊客至關重要。

他說：“我們需要愛護夜空，保持夜空晴朗和黑暗，這樣我們才能探測到這些微小而微弱的天體。”

其他研究支持來自密西根研究員協會和海辛-西蒙斯基金會。 ALMA 由歐洲南方天文台、美國國家科學基金會 (NSF) 和日本國立自然科學研究所與智利共和國合作營運。