天文学家利用詹姆斯·韦布空间望远镜,在星际彗星3I/ATLAS的甲烷中发现甲烷所含重氢的丰度异常高,为了解这颗来自其他恒星系统的天体提供了线索。Phys.org于11月1日报道的这一结果表明,这颗彗星的冰可能形成于太阳系以外温度极低、与这颗彗星如今所经过的太阳系不同的寒冷环境。相关原始研究已于2026年10月23日发表在《自然·天文学》上,因此此次新闻报道的时间与科学论文正式发表的时间不同。
研究由美国大学及美国国家航空航天局戈达德航天中心的内森·罗斯领导。正式发表的论文指出,甲烷中的氘与氢之比为百分之三点一八,不确定度为零点三零个百分点。氘是氢的一种形式,原子核中多了一个中子;当分子中包含这种较重的氢时,它的红外光谱特征会随之改变,因此,研究人员能够借助红外光中这种与分子组成有关的差别,辨认普通甲烷及其含重氢的形式。
根据研究手稿,韦布于2025年12月22日和23日观测了彗星周围的气体。当时彗星到太阳的距离约为地球到太阳距离的二点四倍。研究团队分离其他分子产生的信号,从混合在一起的光谱中找出含氘甲烷留下的微弱特征,避免把其他气体的信号误当作目标分子的信号。这些观测分析的是从冰质彗核释放出来的物质,而不是直接从彗核内部取得的样本,因此测量对象是外围气体中的化学成分。
期刊论文将这一比例估计为罗塞塔探测器在67P/丘留莫夫—格拉西缅科彗星上所测数值的约十三倍。后者是除这颗星际访客之外,唯一检测到含氘甲烷的彗星,因此也为此次测量提供了一个来自太阳系内的比较对象。作者认为,这种富集现象与冰在寒冷的星际云中或年轻恒星周围形成的情形相符:那里比氦更重的元素较少,同时受到强烈宇宙射线照射。研究人员把上述条件视为一种能够与富集现象相容的解释,而不是已经确定的出生地坐标或对某一颗恒星的直接识别。
通过把来自太阳系之外的彗星与太阳系内的彗星进行比较,这一结果为检验其他恒星周围的行星原材料如何形成的化学模型提供了机会,也让关于不同形成环境的理论有了可用于比较的观测依据,但它并未锁定某一颗具体的母恒星,也不能证明彗星只有一种可能的形成历史。研究人员指出,在其他恒星形成环境中,目前仍缺少对甲烷同位素比例的直接测量。要理解这位星际访客为何保存了如此特殊的化学记录,未来还需要进一步比较相关的天文观测数据与化学模型,并考察不同形成环境的化学过程是否能够解释这一不寻常的同位素比例。
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