韦布望远镜在星际彗星3I/ATLAS上探测到甲烷和异常化学特征

一位星际来客带来罕见的化学特征

NASA的詹姆斯·韦布空间望远镜提供了首个星际天体的中红外化学指纹，显示彗星3I/ATLAS携带甲烷和极高水平的二氧化碳。这些观测为我们提供了迄今最清晰的视角之一，使人们得以了解在另一颗恒星周围形成的物质组成，也表明这颗天体与太阳系中大多数彗星的形成路径截然不同。

甲烷的结果尤其重要。NASA表示，这是首次在一颗星际来客上直接探测到甲烷气体。这一点意义重大，因为甲烷挥发性很强，意味着它能迅速从冰态转为气态。它只是在彗星接近太阳之后才出现，说明甲烷被埋藏在表面之下，直到太阳加热深入更深的层次后才被释放出来。

这种地下储库的解释让科学家对彗星结构有了更细致的认识。3I/ATLAS似乎并不是把所有挥发性物质同时均匀暴露出来，而是在最初将甲烷保存在一层外壳之下，使其免受太阳加热的影响。

3I/ATLAS为何格外突出

韦布望远镜的观测还证实，这颗彗星释放的二氧化碳相对于水而言异常丰富。NASA称，这一水平远高于太阳系彗星中常见的测量值。结合甲烷读数，这一结果指向了与塑造我们太阳周围大多数冰体的环境截然不同的形成条件。

甲烷与水的比例也让研究团队感到意外。NASA指出，只有少数已知的太阳系彗星表现出类似特征。这并不意味着3I/ATLAS在各方面都完全陌生，但它确实位于天文学家在本地彗星群中通常看到的正常成分范围之外。

这些差异正是星际天体在科学上如此珍贵的原因。它们不只是经过的旅客，而是来自其他行星系统的样本，提供了短暂但重要的机会，去比较我们太阳系的化学组成究竟是常见还是罕见。

韦布如何获取数据

这些测量来自韦布的中红外仪器MIRI在彗星经过近日点后进行的两次观测。第一次观测于12月15日和16日进行，当时3I/ATLAS距太阳约2.05亿英里，约3.29亿公里。第二组观测紧随其后，于12月27日进行，当时彗星距太阳约2.36亿英里，约3.79亿公里。

这些中红外观测至关重要，因为它们让科学家能够识别特定的分子特征，而不仅仅依赖亮度或可见结构。在这里，韦布得以超越对彗星的成像，直接刻画它释放的气体成分。

正是这种化学分辨率，让一次罕见的观测变成有意义的数据点。星际天体难以研究，因为它们会迅速穿过太阳系内侧，只提供很短的观测窗口。因此，能够在这一窗口内提取详细成分信息的仪器格外重要。

更广阔的行星形成视角

这项发表在《天体物理学杂志快报》上的研究，补充了目前数量不多但在增长中的、被详细观测到的星际天体记录。每一个新案例都有助于天文学家检验不同行星系统可能有多么多样，尤其是在彗星形成并保存古老化学成分的寒冷外侧区域。

对于3I/ATLAS而言，被隐藏的甲烷和丰富的二氧化碳暗示，其形成历史与我们太阳系附近彗星的典型配方明显不同。这并不意味着科学家已经能够重建其母系统的精确条件，但它确实加强了这样一种观点，即星际彗星可以保存这里很少见的化学特征。

更大的意义在于，韦布不仅仅是在发现奇异来客。它正在开始解读它们的化学历史。就3I/ATLAS而言，这段历史包括挥发性储库、异常的碳平衡，以及一个提醒：银河系其他地方形成彗星的原料，可能与我们身边的样子并不相同。

本文基于 Science Daily 的报道。阅读原文。