随着星际彗星3I/ATLAS在2025年12月开始远离太阳，天文学家抓住机会将美国宇航局强大的詹姆斯·韦伯空间望远镜对准它，捕捉其化学成分的详细测量。这颗彗星在太阳最近经过时被新近加热，远古的冰被转化为理想观察的明亮气体弥漫。韦伯捕捉到详细的数据，包括碳和氘的化学比例，氘也被称为重氢，这些在太阳系的彗星中并不存在。这些结果令研究人员感到惊讶。天文学家向后推导，利用构成彗星3I/ATLAS的成分来理解它形成的环境。一篇详细阐述这些发现的论文于6月22日在《自然》杂志上发表。研究人员利用美国宇航局詹姆斯·韦伯空间望远镜上的NIRSpec(近红外光谱仪)仪器，绘制了彗星3I/ATLAS在远离太阳时的特定化学成分。图像：美国宇航局, 欧洲航天局, 加拿大航天局, 斯图尔特·科尔迪纳(哥伦比亚大学, 美国宇航局戈达德太空飞行中心)；图像处理：阿莉莎·帕根(斯图尔特·科尔迪纳) 彗星的名称来源于其作为第三颗确认的星际彗星的地位，意味着它起源于太阳系之外，以及最初发现它的望远镜——美国宇航局资助的ATLAS(小行星地球撞击最后警报系统)。“这是一个独特的机会，可以研究来自遥远星系的古老天体，可能早于我们的太阳和太阳系，”哥伦比亚大学戈达德太空飞行中心的天体化学家马丁·科尔迪纳说，他是这项研究的主要作者。“一方面，我们可以直接洞悉那个遥远的时间和地点，另一方面，我们可以了解我们自己的太阳系可能有多不寻常。”科尔迪纳和研究团队与许多子学科的天文学家合作，抓住机会观察3I/ATLAS在太阳系中的旅程。他们获得批准，打断韦伯计划中的观测，利用其NIRSpec(近红外光谱仪)仪器研究彗星。NIRSpec显示氘的水平极其高，是太阳系彗星的约30倍。这意味着3I/ATLAS可能起源于在我们银河历史上更早的一个非常寒冷的系统。在其形成过程中，成为3I/ATLAS的一部分的物质可能暴露于大量辐射，但并没有经历任何长期的温暖，重新处理其氘“重水”冰，而变成我们在地球上熟悉的H2O冰。这些图表展示了星际彗星3I/ATLAS与太阳系起源彗星之间成分的显著差异。这些非常具体的数据帮助研究人员描绘出彗星原始行星系统的图景。插图：美国宇航局, 欧洲航天局, 加拿大航天局, 马丁·科尔迪纳(哥伦比亚大学, 美国宇航局戈达德太空飞行中心), 莱娅·哈斯塔克(斯图尔特·科尔迪纳) 另外，NIRSpec显示相比于轻量的碳-12，只有微量的碳-13。这也指向了3I/ATLAS非常古老的起源，因为随着星系中一代又一代的恒星的诞生和死亡，恒星系统中的碳-13含量会逐渐增加。这就是为什么在围绕我们最近形成的太阳系统中，碳-13的水平较高，大约在45亿年前形成的。研究团队估计3I/ATLAS可能在宇宙的“宇宙正午”时期形成，时间可追溯到100亿至120亿年前，那时恒星形成处于巅峰状态。其年轻的起源系统可能被淹没在一个相对寒冷、密集的云中。重水的丰富性表明3I/ATLAS在其形成的岁月中处于深度冰冻状态。一个独立的研究使用欧洲南方天文台的甚大望远镜，由爱丁堡大学天文学家西里埃尔·奥皮托姆领导，与韦伯的发现形成互补，分析了3I/ATLAS中的碳和氮的化学形态为氰化物。“对我们作为科学家而言，发现这些稀有同位素非常吸引人，但这里的更大画面是观察银河系其他地方的前生化学的可能性，”美国宇航局戈达德的斯特凡妮·米拉姆说，她是与科尔迪纳共同的研究合著者。“到目前为止，我们仅知道浩瀚宇宙中的一个地方，化学成分导致了生命——我们的太阳系，我们的地球。对这些星际物体的分析是了解生命演化条件在宇宙中有多常见或不常见的重大步骤。”詹姆斯·韦伯空间望远镜是世界一流的空间科学观测台。韦伯正在解决我们太阳系中的神秘问题，目光投向其他星星周围遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦伯是一个国际项目，由美国宇航局及其合作伙伴欧洲航天局和加拿大航天局共同领导。要了解更多有关韦伯的信息，请访问：https://science.nasa.gov/webb