星际彗星“2I/鲍里索夫”正在太阳系中洒水

今年夏天，一颗星际访客进入太阳系，被命名为3I/ATLAS，成为人类观测到的第三颗确认的星际彗星。奥本大学的研究人员利用NASA的尼尔·格雷尔斯·斯威夫特天文台（Neil Gehrels Swift Observatory）对其进行观测时，有了非凡发现：首次检测到它释放出羟基（OH）气体，这是存在水的明确化学信号。斯威夫特天文台能探测到微弱的紫外光，而地面望远镜无法做到，因为它运行在地球大气层之上，这类光线在到达地表前不会被阻挡。

通过紫外副产品羟基来识别水，是理解星际彗星行为及随时间变化的重要一步。在太阳系内形成的彗星中，水是衡量其活跃度的主要指标。科学家通过水来判断阳光如何触发其他气体释放，并比较彗核内部冻结物质的混合情况。在3I/ATLAS中检测到相同的水信号，意味着天文学家现在可以用研究太阳系彗星的标准来评估它。这种对比为研究星系中行星系统的异同打开了大门。

3I/ATLAS特别有趣的地方在于观测到水活动时的距离。斯威夫特在彗星距离太阳约为地日距离三倍时检测到了羟基，远超出表面冰通常直接汽化为蒸汽的区域。即便在这个距离，彗星的失水率约为每秒40公斤，相当于消防水带完全打开时的喷水速度。大多数太阳系原生彗星在这么远的地方相对不活跃。

强烈的紫外信号表明可能涉及其他过程。一种可能是阳光加热了从彗核脱落的微小冰粒。这些颗粒升温时会释放水汽，为周围的气体云提供物质。只有少数遥远彗星显示出这种延伸的水源，这表明其可能存在分层冰，或许保存了该天体形成方式和地点的信息。

迄今为止发现的每一颗星际彗星都揭示了其他行星系统化学组成的不同信息。这些“访客”共同表明，构成彗星的成分（尤其是易挥发的冰）在不同恒星系统间差异很大。这些差异有助于了解温度、辐射和化学成分如何塑造最终形成行星的物质，以及可能创造适合生命存在的条件。

检测到这种微弱的紫外信号也是一项技术成就。NASA的斯威夫特天文台搭载了一个相对较小的30厘米望远镜，但凭借其轨道位置，能观测到大部分被地球大气层吸收的紫外波长。不受空气和天空亮度的干扰，斯威夫特的紫外/光学望远镜在这些波长下的灵敏度可与4米级地面望远镜相当。它的快速响应能力使奥本团队能在3I/ATLAS发现后几周内进行观测，避免其变得太暗或离太阳太近而无法安全太空观测。

“当我们从星际彗星检测到水——甚至其微弱的紫外‘回声’羟基时，我们是在阅读来自另一个行星系统的‘便条’，”奥本大学物理学教授丹尼斯·博德维茨（Dennis Bodewits）说，“这告诉我们，生命化学反应的成分并非地球独有。”

“到目前为止，每一颗星际彗星都是惊喜，”该研究的第一作者、博士后研究员邢则玺（Zexi Xing）补充道，“‘奥陌陌’（'Oumuamua）是干燥的，鲍里索夫（Borisov）富含一氧化碳，现在ATLAS在我们意想不到的距离释放水。每一颗都在改写我们对恒星周围行星和彗星形成的认知。”

3I/ATLAS此后已经变暗，目前无法观测，但预计11月中旬后将再次可见。届时科学家将有机会监测其随着靠近太阳，活动会如何变化。发表在《天体物理学杂志通讯》（The Astrophysical Journal Letters）上的羟基检测结果，首次确凿证明这颗星际彗星在远离太阳的地方释放水。这也凸显出，即使是运行在地球大气层之上的小型太空望远镜，也能捕捉到微弱的紫外信号，将这一罕见访客与更广泛的彗星家族以及这类天体诞生的遥远行星系统联系起来。