数百万年来，一位冰封的流浪者在星际间漂游，最终进入我们的太阳系，被命名为3I/ATLAS——这是人类发现的第三颗星际彗星。当科学家将NASA的斯威夫特天文台对准它时，首次捕捉到此类天体存在水的线索，这一发现源于探测到羟基气体发出的微弱紫外辉光。更令人惊讶的是，这颗彗星在距离太阳仍十分遥远——远超大多数彗星"活跃启动"的位置时，就已以约每秒40千克的速率猛烈喷发水分。
今年夏天，这颗旅行者进入我们的太阳系，并被命名为3I/ATLAS，成为人类观测到的第三颗确凿的星际彗星。当奥本大学的研究人员将美国国家航空航天局的尼尔·格莱尔斯·斯威夫特天文台对准该天体时，他们有了非凡的发现：首次探测到来自该彗星的羟基（OH）气体，这是水的明确化学迹象。斯威夫特天文台能够探测到地面望远镜无法看到的微弱紫外光，因为它在地球大气层之上运行，这种光在到达表面前不会被阻挡。
首次探测到星际彗星3I/ATLAS上的水
通过其紫外线副产物羟基来识别水，是理解星际彗星如何随时间演化和变化的重要一步。在形成于我们太阳系内的彗星中，水是衡量其活动性的首要指标。科学家用它来确定阳光如何引发其他气体的释放，并比较彗核内部冰冻物质的混合情况。在3I/ATLAS上探测到相同的水特征，意味着天文学家现在可以使用适用于太阳系内熟悉彗星的相同标准来评估它。这种比较为研究银河系中的行星系统之间可能存在何种差异或相似之处打开了大门。
远离太阳处出现意外的水活动
3I/ATLAS格外引人入胜之处在于观测到这种水活动的距离。斯威夫特天文台探测到羟基时，这颗彗星距离太阳的距离几乎是日地距离的三倍，远超出了表面冰通常会直接转化为蒸气的区域。即使在那个距离，该彗星仍在以大约每秒40公斤的速率流失水，相当于从完全打开的消防水带中喷出的水量。大多数太阳系本土彗星在那么远的地方都相对不活跃。
强烈的紫外线信号表明可能涉及额外的过程。一种可能性是阳光正在加热从彗核脱离的微小冰粒。当这些颗粒升温时，它们可能会释放蒸气，为周围的气体云提供补给。只有少数遥远的彗星表现出这种扩展的水源，这表明其可能存在分层冰，这些冰可能保存着关于该天体最初形成方式和位置的信息。
揭示太阳系外行星形成的线索
迄今为止发现的每颗星际彗星都揭示了其他行星系统中化学组成的某些不同之处。总体而言，这些访客表明，构成彗星的成分，尤其是挥发性冰，在不同恒星系统之间可能存在很大差异。这些差异为深入了解温度、辐射和化学构成如何塑造最终形成行星、并可能创造适合生命生存条件的物质提供了见解。
NASA斯威夫特天文台如何发现
探测到那微弱的紫外线信号也是一项技术成就。NASA的尼尔·格莱尔斯·斯威夫特天文台搭载了一台相对较小的30厘米望远镜，但它能够从轨道位置上观测到大部分被地球大气层吸收的紫外线波长。由于没有空气和天空亮度的干扰，斯威夫特天文台的紫外线/光学望远镜在这些波长上的灵敏度可以达到相当于4米级地面望远镜的水平。其快速响应的能力使奥本团队能够在3I/ATLAS被发现后的几周内对其进行观测，之后它要么变得太暗，要么太靠近太阳而无法从太空安全观测。
"当我们从一颗星际彗星探测到水——甚至是其微弱的紫外线回波羟基时，我们正在阅读来自另一个行星系统的便条，"奥本大学物理学教授丹尼斯·博德威茨说。"它告诉我们，生命化学的组成部分并非我们太阳系所独有。"
"到目前为止，每颗星际彗星都带来了惊喜，"该研究的主要作者、博士后研究员邢泽曦补充道。"‘奥陌陌’是干燥的，‘鲍里索夫’富含一氧化碳，而现在ATLAS在我们未曾预料到的距离上释放出水。每一个都在重写我们曾以为我们了解的行星和彗星如何在恒星周围形成的认知。"
3I/ATLAS此后亮度变暗，目前不可见，但预计在11月中旬后它将再次可以被观测到。届时回归将给科学家另一次机会，以监测当其更接近太阳时其活动性的变化。羟基的探测，详细发表于《天体物理学杂志快报》，提供了首个确凿证据，证明这颗星际彗星在远离太阳处释放水。这也突显出，即使是一台运行在地球大气层之上的小型太空望远镜，也能捕捉到微弱的紫外线信号，将这个罕见的访客与更广泛的彗星家族，以及这些天体诞生地的遥远行星系统联系起来。