科學家研究 3I/ATLAS 新發現，NASA 偵測到明確水訊號
在無數歲月中，一塊冰與塵埃的碎片孤獨穿越星際空間，像一只漂流在浩瀚宇宙海洋中的密封瓶子。去年夏天，這位旅行者進入太陽系，並被命名為 3I/ATLAS，成為第 3 顆被確認觀測到的星際彗星。
當奧本大學研究人員將美國國家航空暨太空總署（NASA）的尼爾·格雷爾斯雨燕天文台（Neil Gehrels Swift Observatory）對準這個天體時，他們發現一個非凡現象：首次檢測到來自該彗星的氫氧根（OH）氣體，這是水的明確訊息。尼爾·格雷爾斯雨燕天文台能檢測到微弱的紫外光芒，這是地面望遠鏡無法觀察到的，因為它在地球大氣層之上運行，這種光在到達地面之前不會被阻擋。
透過其紫外副產物氫氧根來辨識水，是理解星際彗星行為及其隨時間變化的重要一步。在太陽系內形成的彗星中，水是活動的主要指標。科學家利用它來判定陽光如何觸發其他氣體釋放，並比較彗星核內冰凍物質的組成。在 3I/ATLAS 中檢測到相同的水，意味天文學家如今可用與太陽系彗星相同的標準來評估它。這類比較為研究整個星系中行星系統的差異或相似之處打開新方向。
3I/ATLAS 特別引人注目之處，在於觀察到水活動的距離。尼爾·格雷爾斯雨燕天文台在彗星距離太陽約為地球到太陽距離 3 倍之處檢測到氫氧根，遠超過表面冰通常會直接昇華成水蒸氣的範圍。即使在這樣的距離，彗星仍以每秒約 40 公斤的速度流失水分，相當於一條全開消防水管的出水量。多數太陽系彗星在如此遠的距離通常相對不活躍。
強烈的紫外訊號顯示，可能涉及其他過程。一種可能性是陽光正在加熱自彗星核脫落的小冰粒。隨著顆粒升溫，它們可能釋放水蒸氣並補給周圍的氣體雲。只有少數遙遠彗星顯示出這種延伸的水源，顯示彗星內部可能存在分層冰，並保留關於該天體最初形成方式與形成位置的線索。
截至目前，每顆被發現的星際彗星都揭示其他行星系中化學組成的差異。這些訪客顯示，構成彗星的物質，尤其是揮發性冰，在不同恆星系之間可能差異甚大。這些差異提供關於溫度、輻射與化學組成如何塑造最終形成行星的材料之洞見，並可能影響適合生命條件的出現。
此次能檢測到微弱紫外訊號，本身也是一項技術成就。尼爾·格雷爾斯雨燕天文台配備一台相對較小的 30 公分望遠鏡，但從其軌道位置可觀測到多數會被地球大氣吸收的紫外波段。在缺乏空氣與天空亮度干擾的條件下，尼爾·格雷爾斯雨燕天文台的紫外／光學望遠鏡在這些波段的靈敏度可與 4 公尺級地面望遠鏡相媲美。它的快速反應能力，也使奧本團隊能在發現後數週內觀測 3I/ATLAS，避免其變得過於微弱，或移動到太陽附近而無法安全觀測。
奧本大學物理學教授丹尼斯‧博德維茨（ Dennis Bodewits）表示：「當我們檢測到水，哪怕只是它微弱的紫外回聲 OH，來自一顆星際彗星時，我們正在閱讀來自另一個行星系的訊息。」他補充，到目前為止，每顆星際彗星都是驚喜，每一顆都在重寫我們對行星與彗星如何圍繞恆星形成的理解。
3I/ATLAS 目前已變暗，暫時無法觀測，但預計在 11 月中旬後將再次可見。這次回歸將為科學家提供另一個機會，監測其活動如何隨著接近太陽而變化。氫氧根的檢測已在《天文物理期刊》中詳述，提供這顆星際彗星在遠離太陽時仍釋放水的首個確鑿證據。
（首圖來源：Processing by Nrco0e. Images taken by David Jewitt/NASA/ESA/Space Telescope Science Institute (STScI)., Public domain, via Wikimedia Commons）