NASA韦布望远镜在星际彗星3I/ATLAS上探测到甲烷及奇异化学特征

NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜在星际彗星3I/ATLAS中发现了不寻常的化学成分,包括首次在来自另一恒星系的访客上直接探测到甲烷。该彗星还含有极高含量的二氧化碳,这使其不同于大多数诞生于我们太阳系的彗星。科学家认为,这些甲烷原本隐藏在表面之下,直到太阳加热深入更深的冰层后才释放出来。

研究人员在彗星经过近日点后的两个观测时段使用了韦布的MIRI(中红外设备)。第一组观测于12月15日和16日进行,当时3I/ATLAS距离太阳约2.05亿英里(3.29亿公里)。第二轮观测于12月27日进行,当时彗星距离约2.36亿英里(3.79亿公里)。

韦布在星际彗星上探测到甲烷

科学家首次在一位星际访客身上直接识别出了甲烷气体。

甲烷是一种极易挥发的物质,可以迅速从固态冰变为气体。它直到彗星飞掠太阳后才出现,这表明甲烷被埋藏在表面之下。据研究团队称,彗星的上层物质可能保护了甲烷冰,直到太阳加热深入到冰冷的内部。

甲烷相对于水的含量也让研究人员感到惊讶。这一比例远高于我们太阳系彗星中通常所见到的水平,只有少数已知案例显示出类似的特征。

异常富含二氧化碳

观测还证实了3I/ATLAS的另一个异常特征。该彗星释放的二氧化碳相对于水的量极大,远超太阳系彗星中通常测得的水平。

 

甲烷和二氧化碳的测量结果共同指向了一段形成历史,这与大多数起源于太阳周围的彗星显著不同。结果表明,3I/ATLAS在开始其穿越星际空间的旅程之前,形成于一个非常不同的化学环境。

彗星远离时气体产量下降

韦布还追踪了彗星在远离太阳时其活动性的变化。

科学家观测到气体产量急剧下降,其中水的降幅最大。随着彗星接收到的太阳能量减少,这种行为符合预期。随着温度下降,从表面和近表层升华的冰减少。

水的挥发性比甲烷或二氧化碳弱,这意味着随着彗星冷却,其气体产量会更快停止。

韦布如何测量彗星的化学成分

观测工作是利用MIRI的中分辨率光谱仪进行的,该仪器将红外光分解为单独的波长。通过分析这些波长,研究人员可以确定存在哪些气体。

该光谱仪还充当积分视场单元,使科学家能够在天空的一小片区域的每个位置获得光谱。这一能力使团队不仅能够识别彗核周围的气体,还能绘制这些气体在该天体周围的分布图。