毅力号火星车捕捉星际访客3I/ATLAS的惊人图像

历史性的火星观测

2025年10月3日04:00 UTC,星际彗星3I/ATLAS最接近火星,以约1860万英里(3000万公里或0.2天文单位)的距离通过这颗红色行星。这一历史性时刻为NASA的火星航天器舰队提供了前所未有的机会,可以近距离观测星际访客。

NASA的毅力号火星车驻扎在火星表面的杰泽罗陨石坑,使用其右导航相机(Navcam)成功捕捉到星际彗星的图像。这些图像代表了任何航天器有史以来最接近星际天体的距离,甚至超过了对1I/'Oumuamua和2I/Borisov的观测。

多航天器活动

从火星轨道和表面观测3I/ATLAS代表了前所未有的国际合作,NASA和ESA航天器都参与了协调的观测活动:

NASA火星资产

• 毅力号火星车: 使用杰泽罗陨石坑的Navcam和Mastcam-Z相机进行表面观测
• 好奇号火星车: 来自盖尔陨石坑的补充表面观测
• 火星勘测轨道器 (MRO): 使用HiRISE相机进行高分辨率成像尝试
• MAVEN: 监测彗星-火星可能的相互作用的大气监测

ESA火星任务

• 火星快车: 视觉监测相机追踪和位置测量
• ExoMars痕量气体轨道器 (TGO): 彗星彗发成分的光谱观测

这种多航天器方法为科学家提供了来自不同角度的同步观测,提供了对彗星结构和活动的三维视角,这在仅从地球观测时是不可能的。

理解图像

毅力号Navcam图像显示3I/ATLAS在火星夜空中是一道醒目的光条。然而,这种外观最初让社交媒体上的观察者感到困惑,导致对彗星不寻常形状的猜测。

哈佛理论天体物理学家Avi Loeb在其发表在Medium上的分析中对条纹的外观进行了详细解释。根据Loeb的说法,细长的"条纹"实际上是由图像处理方式产生的成像伪影:

"Navcam图像中的条纹是由在约10分钟的总时间间隔内堆叠数百张Navcam图像产生的。对于单个快照,3I/ATLAS看起来像一个圆形光点,Navcam的最大曝光时间为3.28秒。"

Loeb的分析显示,Navcam的角分辨率为每像素0.33毫弧度,在观测期间转换为3I/ATLAS距火星的距离约为每像素12,500公里。堆叠图像中明显的"条纹"长度接近50,000公里——远远超过彗星实际估计直径约46公里。

科学价值

来自火星的观测为科学家提供了宝贵的数据,补充了地基观测并提供了独特的科学机会:

立体视角

从地球和火星的同步观测在观测点之间创建了约0.4-0.5天文单位的基线。这种立体视图允许天文学家:

• 绘制彗星彗发和彗尾的三维结构
• 确定尘埃和气体的真实空间分布
• 测量视差效应,以前所未有的精度细化彗星的轨迹

活动监测

随着3I/ATLAS接近近日点,火星观测记录了彗星不断增加的活动水平:

• 气体喷发率: ExoMars TGO光谱数据显示CO₂和H₂O产生呈指数增长
• 彗发扩张: 多航天器观测追踪彗发的增长和形态变化
• 彗尾发展: 不同的观测角度揭示尘埃尾结构和动力学
• 表面变化: 重复观测可能探测到核心旋转和活跃区域

成分分析

ESA的ExoMars痕量气体轨道器特别适合成分研究,其仪器旨在检测极低浓度的痕量气体。科学家正在分析:

• 可能表明星际起源的不寻常分子种类
• 碳、氮和氧的同位素比率,以与太阳系彗星进行比较
• 可能提供关于3I/ATLAS母恒星系统线索的奇异挥发物
• 通过反射阳光的光谱分析确定尘埃成分

展望未来

随着火星近距离接近的成功记录,科学界现在关注彗星即将在2025年10月29日通过近日点。在近日点,3I/ATLAS将在1.357天文单位处到达最接近太阳的点,触发峰值活动和亮度。

世界各地的天文台正在协调围绕近日点的密集观测活动,届时太阳加热将推动彗星在我们太阳系整个旅程中最剧烈的气体喷发。这代表了人类在其永远离开之前如此详细研究星际访客的最佳——可能也是最后的——机会。

历史性成就

毅力号和火星航天器舰队成功观测3I/ATLAS代表了星际天体研究的分水岭时刻。人类首次在另一个世界上部署科学仪器来观测来自我们太阳系之外的访客。

这一成就展示了在太空中保持强大存在的价值以及行星科学中国际合作的重要性。从火星收集的数据将增强我们对3I/ATLAS的理解,也将增强对偶尔通过我们宇宙邻域的更广泛星际天体群体的理解。