星际彗星3I/ATLAS如"宇宙消防栓"般喷涌水汽

首次明确探测到星际访客的水汽

利用NASA的尼尔·格雷尔斯Swift天文台,由Auburn大学研究人员领导的团队取得了突破性发现:星际彗星3I/ATLAS正以每秒约40公斤的惊人速率泄漏水汽——研究团队将其比作"全速运转的消防水带"。

这项研究于2025年9月30日发表在《天体物理学杂志通讯》上,标志着科学家首次探测到来自太阳系外天体的水的化学指纹。观测是在2025年7月和8月进行的,当时彗星距离太阳仍有2.9天文单位(AU)——远超水冰通常升华的典型距离。

前所未有的活动水平

Swift望远镜探测到羟基(OH)的微弱紫外光——这是阳光分解水分子时产生的分子碎片。为了捕捉这个微弱的信号,天文学家结合了超过两小时的紫外观测和40分钟的可见光数据,叠加了数十次三分钟曝光。

令研究人员震惊的是彗星的活动程度。基于水流失速率,团队估计3I/ATLAS至少有8%的表面正在积极释放物质——与我们太阳系原生彗星通常看到的3-5%相比,这是一个惊人的大比例。

"冰碎片云"机制

在距太阳如此遥远的距离上出现高水平的水活动,促使研究人员提出了一种新机制。团队认为,水汽并非直接从彗星冰冻表面升华,而是来自漂浮在彗发中的冰块——彗发是围绕彗核的气体和尘埃云。

来自Gemini南望远镜和NASA红外望远镜设施的近红外观测支持这一理论,揭示了漂浮在彗发中的冰块的迹象。一旦暴露在阳光下,这些碎片会升温并释放水汽——像太空中的微型蒸汽喷口——即使主彗核仍然太冷,其表面冰无法直接升华。

改写星际彗星科学

"到目前为止,每一颗星际彗星都是一个惊喜,"领导这项研究的Auburn大学博士后研究员邢泽熙说。"'Oumuamua是干燥的,Borisov富含一氧化碳,现在ATLAS在我们没想到的距离上释放水汽。"

"每一颗都在改写我们对恒星周围行星和彗星如何形成的认知。"

媒体反响和科学影响

这一发现在主要科学出版物和新闻媒体中引发了广泛报道。WIRED杂志强调了这一发现如何挑战我们对外星恒星系统的理解,而Live Science则强调这一发现"改写了我们的认知",涉及我们太阳系外的行星形成。

宣布的时机——就在ESA的火星轨道器捕捉到彗星前所未有的特写图像几天后——创造了科学兴趣的完美风暴。来自不同有利位置的多个航天器观测正在提供这个非凡星际访客的全面图景。

对天体生物学的影响

从星际彗星探测到水对我们理解生命基础元素在整个银河系中的分布具有深远影响。水被认为是我们所知生命的必需品,在来自另一个恒星系统的天体中发现水证实了生命所需的化学成分存在于远超我们太阳系邻域的地方。

"这一发现告诉我们,水——以及可能的其他有机化合物——是整个银河系行星系统的共同特征,"Bodewits博士解释说。"创造生命条件的化学过程可能是普遍现象。"

持续观测

自7月和8月进行这些观测以来,3I/ATLAS继续其走向近日点(最接近太阳)的旅程,将在2025年10月29日到达。由于相对太阳的位置,彗星已从Swift的视野中消失,但在10月初被ESA的火星轨道器再次发现,当时它经过距离火星约3000万公里的位置。

ESA计划在2025年11月通过其木星冰月探测器(JUICE)航天器继续跟踪这位星际访客进行额外观测。JUICE将在彗星最接近太阳后不久观测彗星,预计届时将处于最活跃状态。然而,由于JUICE目前位于太阳的远端并使用较慢的备用天线,科学家预计要到2026年2月才能收到其彗星观测数据。