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打開今日頭條查看圖片詳情 信息來源： 一顆來自遙遠星系的神秘訪客正在重寫我們對彗星的認知。星際彗星3I/ATLAS以其前所未見的化學組成和異常行為，令天體物理學家們重新審視彗星形成和演化的基本理論。四臺世界最先進的太空望遠鏡——哈勃、詹姆斯·韋伯、SPHEREx和TESS——聯合觀測的結果顯示，這顆彗星不僅在異常遙遠的距離就開始活躍釋放氣體，其大氣中二氧化碳的含量更是達到了前所未有的水平，遠超任何已知的太陽系彗星。 自2025年7月1日首次被發(fā)現以來，3I/ATLAS就表現出了與眾不同的特征。這是繼'Oumuamua和鮑里索夫彗星之后，第三顆確認的星際訪客，但其獨特性遠超前兩者。最令科學家震驚的發(fā)現是，這顆彗星早在距離太陽6個天文單位時就開始活躍——這個距離甚至超出了木星軌道，而大多數彗星通常需要在距離太陽5個天文單位以內才會開始升華釋放氣體。  打開今日頭條查看圖片詳情 哈勃太空望遠鏡于 2025 年 7 月 21 日拍攝了這顆彗星的圖像。 （美國宇航局、歐空局、David Jewitt/加州大學洛杉磯分校） 詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的精密光譜分析揭示了一個更加驚人的事實：3I/ATLAS彗發(fā)中二氧化碳與水的比例達到了8:1，這是迄今為止在任何彗星中觀測到的最高二氧化碳比例。這一發(fā)現不僅挑戰(zhàn)了我們對彗星化學組成的傳統認知，更為理解不同恒星系統的行星形成環(huán)境提供了珍貴線索。 多望遠鏡聯合作戰(zhàn)揭示異常特征 時間緊迫性使得這次觀測成為了一場與時間賽跑的科學競賽。由于3I/ATLAS將于10月29日到達近日點，屆時將被太陽的強光完全掩蓋，科學家們必須在有限的觀測窗口內盡可能多地收集數據。這種緊迫感促成了史無前例的多平臺協作觀測行動。 TESS望遠鏡通過圖像疊加技術，在歷史數據中追溯到了這顆彗星的更早活動跡象。研究人員發(fā)現，早在今年5月——比正式發(fā)現早近兩個月——3I/ATLAS就已經開始表現出活躍特征。這一發(fā)現將彗星活躍期的起始時間大大提前，為理解其異常行為提供了關鍵線索。  打開今日頭條查看圖片詳情 3I/ATLAS彗星的SPHEREx圖像顯示，彗發(fā)延伸至至少34.8萬公里（約21.6萬英里）。（NASA/JPL-Caltech） SPHEREx望遠鏡在8月中旬進行的多光譜觀測進一步證實了這顆彗星的獨特性。當時彗星距離太陽3.3到3.1個天文單位，觀測顯示其彗發(fā)半徑約為23公里，表明氣體產生速度相當快。更重要的是，SPHEREx清晰地識別出彗發(fā)中富含二氧化碳和水蒸氣的光譜特征，為后續(xù)的韋伯望遠鏡觀測提供了重要參考。 哈勃太空望遠鏡則通過高分辨率成像確定了彗星核心的大小。根據哈勃的測量數據，這顆彗星的半徑約為2.8公里，這個尺寸與其產生的巨大彗發(fā)形成了鮮明對比，進一步證實了其異常活躍的特性。 化學組成暴露形成環(huán)境奧秘 3I/ATLAS極高的二氧化碳含量為科學家們提供了多個理論解釋方向，每一個都指向這顆彗星可能經歷的獨特形成和演化歷程。最直接的解釋是，這顆彗星本質上就富含二氧化碳，這可能表明它形成于一個與太陽系環(huán)境截然不同的行星系統中。  打開今日頭條查看圖片詳情 JWST 拍攝的 3I/ATLAS 彗星圖像。（NASA/詹姆斯·韋伯太空望遠鏡） 在行星形成的早期階段，不同的冰線位置決定了各種揮發(fā)性物質能夠凝結的區(qū)域。如果3I/ATLAS形成于其母星系統的二氧化碳冰線附近，那么其富含二氧化碳的特征就可以得到合理解釋。這種形成環(huán)境暗示其母星系統可能具有與太陽系不同的溫度分布或化學組成。 另一種可能性是這顆彗星在漫長的星際旅行中經歷了特殊的輻射環(huán)境。星際空間中的高能粒子和紫外線輻射可能改變了彗星表面和次表層的化學組成，導致某些化合物的優(yōu)先保存或轉化。這種'太空風化'過程可能解釋了為什么3I/ATLAS的化學特征如此獨特。 研究人員還提出了第三種可能：彗星內部的熱傳導受到抑制，導致水冰的升華速度相對于二氧化碳和一氧化碳較慢。這種物理機制可能與彗星的內部結構或熱導特性有關，暗示星際彗星可能具有與太陽系彗星不同的內部組織方式。 觀測窗口即將關閉的科學價值 3I/ATLAS的研究價值遠超其科學發(fā)現本身，它為我們提供了直接研究其他恒星系統物質組成的難得機會。作為來自遙遠星際空間的信使，這顆彗星攜帶著其誕生地的化學指紋，為比較行星學研究開辟了全新維度。 彗星的異常早期活躍性也為理解揮發(fā)性物質在極低溫度下的行為提供了寶貴數據。傳統理論認為，彗星只有在接收到足夠太陽輻射加熱后才會開始升華，但3I/ATLAS的表現表明，某些化學組成的彗星可能具有更低的活躍閾值。 這一發(fā)現對太陽系外彗星的探測和識別具有重要意義。如果其他星際彗星也具有類似的早期活躍特征，那么我們可能需要調整探測策略，在更遠的距離上尋找這些天體的活躍跡象。 隨著觀測窗口的迅速關閉，科學家們正在為彗星即將到來的近日點通過制定后續(xù)觀測計劃。雖然屆時地基望遠鏡無法直接觀測，但火星軌道器可能有機會在彗星經過近日點時進行觀測。更令人興奮的是，木星探測器朱諾號可能在明年3月彗星掠過木星時對其進行攔截觀測。 這些后續(xù)觀測機會雖然有限，但可能提供關鍵的近距離數據，幫助科學家更好地理解3I/ATLAS的物理特性和內部結構。特別是在近日點附近的觀測，可能揭示這顆彗星在強太陽輻射下的行為變化，進一步驗證或修正當前的理論模型。 3I/ATLAS的發(fā)現和研究過程也展示了現代天體物理學多平臺協作觀測的威力。四臺不同類型望遠鏡的聯合觀測，不僅提高了數據的可靠性，還通過不同觀測手段的互補性，為這顆神秘彗星描繪出了前所未有的詳細圖像。這種協作模式可能成為未來星際天體研究的標準范式，為人類探索宇宙奧秘提供更強大的工具。 |
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