“观测3I/ATLAS就像是获取另一个太阳系的指纹,”该研究的第一作者、美利坚大学教授内森·罗斯分享道,“这些细节揭示了它的成分,其富含甲醇的程度在我们太阳系彗星中实属罕见。”
来自另一个太阳系的化学指纹
研究团队利用位于智利的ALMA阿塔卡马紧凑阵列,于2025年末的几个日期对3I/ATLAS进行了观测,当时它正逐渐靠近太阳。随着阳光加热彗星的冰态表面,气体和尘埃逸出,在其核心周围形成了一团明亮的云层(或称彗发)。
通过研究彗发中的分子,天文学家能够鉴定该彗星所携带物质的化学成分。由于3I/ATLAS起源于太阳系之外,这些测量结果提供了一个难得的机会,使科学家无需飞越太阳系,便能探究其他行星系中小型冰质天体是如何形成的。
科学家重点关注了两种分子的微弱亚毫米波特征:甲醇(CH3OH),一种醇类;以及氰化氢(HCN),一种在彗星中常见的含氮有机分子。
ALMA观测显示,3I/ATLAS的甲醇含量相对于氰化氢异常高。在两个观测日期中,研究人员测得甲醇与HCN的比率分别约为70和120。这些数值使3I/ATLAS跻身有史以来研究的甲醇含量最丰富的太阳系彗星之列。
异常化学特征指向不同的起源
测量结果表明,3I/ATLAS内部的冰形成于,或是后来暴露于与太阳系大多数彗星所经历的环境截然不同的条件下。
此前利用詹姆斯·韦伯太空望远镜进行的观测发现,当3I/ATLAS仍远离太阳时,其彗发以二氧化碳为主。新的ALMA测量结果如今在该彗星化学成分日益增多的异常特征列表中,又增添了丰富的甲醇这一项。
ALMA的高分辨率成像能力还使天文学家能够追踪不同分子是如何释放并从彗星向外扩散的。观测结果揭示了甲醇和氰化氢之间鲜明的对比。
氰化氢似乎主要源自彗星的中心主体,即彗核。这种行为在太阳系彗星中很常见。然而,甲醇似乎既来自彗核,也来自漂浮在彗发内的冰颗粒。
微小冰粒宛如微型彗星
这些微小的冰粒实际上表现得就像微型彗星。随着3I/ATLAS接近太阳且温度升高,颗粒内部的冰转化为气体,向周围的彗发释放出额外的甲醇。
天文学家曾在太阳系的一些彗星中观测到类似行为。然而,这是研究人员首次在一个源自星际空间的天体中追踪到此类气体释放的详细物理过程。
彗星3I/ATLAS是继1I/'Oumuamua和2I/Borisov之后,有史以来观测到的第三个确认从星际空间进入太阳系的天体。对那些早期“访客”的研究也发现了不同寻常的特征。
随着天文学家发现并研究更多的星际天体,每一个都为将我们的太阳系与银河系其他行星系进行比较提供了新的机会。3I/ATLAS不同寻常的化学特征,为行星、彗星及其他小型天体如何在遥远恒星周围形成的宏大图景增添了又一引人入胜的拼图。