一颗来自太阳系外的罕见彗星，正给天文学家提供一个难得的观察窗口，让大家看看在完全不同于太阳系的环境里诞生的行星系统到底是什么模样。这颗天体被命名为3I/ATLAS，不到一年前被发现，当时它正从我们的太阳系穿过。虽然科学家还不清楚它究竟从哪儿来，但密歇根大学主导的一项新研究表明，这颗彗星很可能是在宇宙中一个极其寒冷的区域形成的。



这项新研究发表在最新一期的《自然·天文学》上，核心发现是：3I/ATLAS所含的水分里，富含一种叫“重水”的特殊水分子，它的特点是氘（也就是重氢）含量特别高。研究团队表示，通过这种独特的同位素比例，科学家可以对银河系里其他行星系统的形成条件，做一次前所未有的化学“反向推演”。

水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的，化学式是H₂O。普通水里的氢原子只包含一个质子，而氘是一种更“重”的氢同位素，它的原子核里既有质子也有中子。研究人员发现，3I/ATLAS中有相当大比例的水分子属于含氘的重水。重水在地球和太阳系内的彗星中也能找到，但3I/ATLAS里的含量远远超出了以往的任何观测记录。

论文第一作者、密歇根大学天文学系的博士生路易斯·萨拉萨尔·曼萨诺解释说，这颗彗星中重水里的氘相对于普通氢的比例，比在其他行星系统和彗星上看到的都要高。数据显示，3I/ATLAS中水的氘氢比例大约是太阳系内任何一颗彗星测得值的30倍左右，也大约是地球海洋中该比例的40倍。这个极端的比例说明，它形成时所处的环境非常寒冷，而且受到的辐射水平远低于太阳系早期的情况。

研究团队指出，水中氘氢比这类化学指标，是理解彗星和行星形成条件的重要“指纹”。把3I/ATLAS的化学特征和太阳系天体进行对比后，研究人员推断，这颗彗星很可能诞生在一个温度更低、辐射也更弱的星际区域。论文另一位共同负责人、密歇根大学天文学助理教授特蕾莎·帕内克-卡雷尼奥表示，这说明促成太阳系形成的那些条件并不是宇宙里的通用模板。虽然这话听着像是显而易见的，但科学上很多看似明显的判断，还是得靠数据来一步步证实。

要对一颗星际访客做这么细致的化学分析，运气也占了不小的成分。首先，3I/ATLAS必须在进入太阳系的足够早期就被发现，这样天文学家才能及时抢占各大望远镜的观测时间。在初步确认之后，萨拉萨尔·曼萨诺和合作团队成功申请到了美国亚利桑那州MDM天文台的观测时段，在那里捕捉到了彗星释放气体的一些最早迹象。

随后，他和擅长利用ALMA望远镜进行分子成分研究的帕内克-卡雷尼奥合作。ALMA位于智利，全称是阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列，它的灵敏度足以分辨普通水与含氘重水之间微弱的信号差异，让研究团队可以直接计算出两者的比例。科学家强调，这是第一次在一颗星际天体上成功完成这样精细的水同位素分析。

萨拉萨尔·曼萨诺说，能在密歇根大学并且接入这些观测设施，是这项工作能完成的关键。团队成员在多个领域都经验丰富、优势互补，可以高效地整合不同的观测数据，给出经得起检验的物理解释。

到目前为止，天文学界在太阳系内只确认过三颗星际来客，3I/ATLAS就是其中之一。研究人员认为，这项研究表明，只要观测条件允许，未来对星际天体做类似的化学“体检”是可行的，这为了解银河系中各种行星系统的形成过程打开了一扇新窗户。随着新一代巡天设施陆续上线，这类星际访客的发现数量有望明显增加。

帕内克-卡雷尼奥还强调，保护黑暗夜空、减少光污染的重要性越来越突出。只有在足够暗、足够清晰的天空背景下，天文学家才能持续捕捉到这些来自深空的微弱信号。