星際來客3I/ATLAS：韋布望遠鏡發(fā)現(xiàn)120億年前的宇宙“化石”

2025年7月1日，一個暗淡的光點出現(xiàn)在智利安第斯山脈的夜空中。當時沒人想到，這個被“小行星撞擊地球最后預(yù)警系統(tǒng)”（ATLAS）捕捉到的光點，會成為人類歷史上最激動人心的科學發(fā)現(xiàn)之一。

研究人員利用NASA詹姆斯·韋布空間望遠鏡上的近紅外光譜儀（NIRSpec），在彗星3I/ATLAS遠離太陽的過程中，測繪了其特定的化學成分。圖源：NASA、ESA、CSA、STScI、Martin Cordiner（CUA，NASA-GSFC）；圖像處理：Alyssa Pagan（STScI）

它被命名為3I/ATLAS，“3I”意味著它是人類確認的第三顆星際彗星，前兩位分別是2017年的“奧陌陌”和2019年的“鮑里索夫”。但3I/ATLAS與它們截然不同：它的彗核直徑約2.6公里，亮度遠超前輩，為科學家提供了前所未有的研究機會。

2025年12月，當這顆彗星掠過太陽開始遠離時，天文學家們抓住了千載難逢的時機。剛被太陽“喚醒”的古老冰體升華成明亮的氣體彗發(fā)，正是觀測的最佳窗口。NASA戈達德太空飛行中心的Martin Cordiner團隊連續(xù)兩天動用詹姆斯·韋布空間望遠鏡，采集了71分鐘的珍貴數(shù)據(jù)。

韋布望遠鏡的近紅外光譜儀（NIRSpec）將彗星發(fā)出的紅外光拆解成幾千條光譜，結(jié)果讓所有人震驚。

“不是略有差異，而是截然不同。”Cordiner這樣形容他的發(fā)現(xiàn)。

差異首先體現(xiàn)在氘（重氫）的含量上。3I/ATLAS的氘水平大約是太陽系彗星的30倍。氘是氫的同位素，常見于“半重水”中。如此高的重水比例，意味著這顆彗星誕生在一個極度寒冷的環(huán)境中，溫度約為零下243攝氏度。

這些圖表展示了星際彗星3I/ATLAS與太陽系原生彗星之間在成分上的顯著差異。這些極為具體的數(shù)據(jù)有助于研究人員重建該彗星原始行星系統(tǒng)的面貌。制圖：NASA、ESA、CSA、Martin Cordiner（CUA，NASA-GSFC）、Leah Hustak（STScI）

其次是碳同位素的異常。3I/ATLAS的碳-13含量極低，碳-12與碳-13的比例遠高于太陽系天體。在宇宙中，碳-13是通過恒星演化慢慢累積的。太陽系形成于46億年前，碳-13含量相對豐富；而3I/ATLAS幾乎不含碳-13，說明它誕生于宇宙早期，那時還沒有足夠的恒星經(jīng)歷過生死輪回。

基于這兩條獨立的化學證據(jù)，研究團隊在2026年6月22日的《自然》雜志上給出了答案：3I/ATLAS形成于100億至120億年前。

那是宇宙的 “宇宙正午”，恒星形成和星系活動最狂暴、最活躍的時期。當時，宇宙大爆炸才過去20億年。

這意味著什么？這顆彗星比太陽系古老近三倍。當它已經(jīng)存在了70多億年時，太陽和地球才剛剛誕生。

“它比太陽系還要古老，是我們目前觀測到的最古老的彗星。”新西蘭坎特伯雷大學的Michele Bannister這樣評價。

研究人員推測，3I/ATLAS誕生于銀河系某個原始行星系統(tǒng)的極冷、致密的分子云中。在行星形成過程中，它被引力彈射出母系統(tǒng)，從此開始在銀河系中漂流，可能已漂流了數(shù)十億年。

德國于利希超級計算中心的Susanne Pfalzner指出：“即使性能頂尖的望遠鏡也無法直接觀測古老恒星系統(tǒng)中彗星大小的天體。這些遠道而來的星際天體，是證明這一階段存在的唯一證據(jù)。”

另一項由愛丁堡大學Cyrielle Opitom領(lǐng)導的研究，利用歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡，從氰化物角度補充驗證了韋布的發(fā)現(xiàn)。

“對我們科學家來說，發(fā)現(xiàn)這些稀有同位素令人著迷，但更大的圖景是探索銀河系其他地方存在前生命化學的可能性。”研究合作者、NASA戈達德的Stefanie Milam說。“到目前為止，浩瀚宇宙中我們知道生命起源的地方只有一個——我們的太陽系，我們的地球。對這些星際物體的分析，是了解宇宙中生命演化條件有多普遍（或罕見）的重要一步。”

3I/ATLAS目前正接近土星軌道，預(yù)計2029年飛掠冥王星軌道，2035年左右離開太陽系。它不會回來。但在它短暫的太陽系之旅中，它留下了一份來自120億年前的禮物，讓我們得以窺見宇宙年幼時的模樣。

參考

[1]https://science.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-finds-clues-to-ancient-distant-origin-of-comet-3i-atlas/

[2]https://zenodo.org/records/20800335