科学家在星际彗星3IATLAS中发现外星水，挑战我们所知的一切

当科学家将仪器对准3I阿特拉斯——一颗穿越太阳系的星际彗星时，他们在其水中发现的东西让他们大吃一惊。其冰中蕴含的化学特征表明，它的诞生地所受的条件与我们太阳系的条件截然不同，这正迫使科学家重新思考银河系中行星系统是如何形成的。

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一颗从星际空间进入太阳系的彗星含有氘浓度异常高的水（氘是氢的一种较重同位素），其浓度远超太阳系内之前测量过的任何彗星。这颗被命名为3IATLAS的天体是迄今发现的第三个已确认的星际访客，《自然天文学》上发表的新研究结果表明，它形成的环境比产生我们太阳系的环境要冷得多，受到的辐射也少得多。

这项研究由密歇根大学的科学家领导，观测使用了智利的阿塔卡马大型毫米亚毫米阵列（ALMA）和亚利桑那州的MDM天文台。这标志着研究人员首次成功对一个星际天体进行了此类水同位素分析。

一种不同于太阳系中任何物质的化学特征

水分子由两个氢原子和一个氧原子组成。在普通水中，每个氢原子只含有一个质子，但氘携带一个额外的中子，使其更重。水中氘与普通氢的比例充当化学指纹，编码了水最初形成时的温度和辐射环境的信息。

根据这项研究，3IATLAS携带的水中氘氢比大约是地球海洋中该比值的40倍，是太阳系典型彗星中该比值的约30倍。水中氘相对于普通氢的含量比我们之前在其他行星系统和行星彗星中观察到的任何值都要高，该研究的主要作者、密歇根大学的博士生路易斯萨拉查曼萨诺说。

3IATLAS彗星彗发光谱及HDO、H₂O和CH₃OH的同步MCMCSUBLIME一维最佳拟合模型（5和6波段）《自然》

研究人员通过使用ALMA的阿塔卡马紧凑阵列瞄准特定的分子发射线来测量这一比率，该阵列能够以足够的灵敏度区分重水（HDO）和普通水（H₂O），从而分辨出两者的差异。数据中清晰检测到了重水，而普通水仍低于检测阈值，这种缺失本身为团队计算氘比率提供了信息。

解读这一测量结果的科学依据基于成熟的化学原理。水中氘的富集主要发生在极低温度（低于30开尔文）下，通过气相反应进行，这种反应在寒冷、致密的条件下有利于含氘分子的生成。更高的富集水平表明，这些水形成于比太阳系中彗星形成环境更寒冷、热加工更少的环境中。

独特行星形成历史的证据

这些发现不仅对3IATLAS本身有意义，还关系到银河系中行星系统如何形成这一更广泛的问题。我们的新观测结果表明，导致太阳系形成的条件与银河系其他区域行星系统的演化条件大不相同，萨拉萨尔曼萨诺表示。

密歇根大学天文学助理教授、联合负责人特雷莎帕内克卡雷诺强调，这一结果证实了科学家们长期以来怀疑但从未直接证明的事情。这证明，导致我们太阳系形成的任何条件在整个宇宙中都不是普遍存在的。这听起来可能显而易见，但这是那种你需要去证明的事情。

银河系各环境及太阳系天体的水氘氢比与近日点附近3IATLAS的ALMA观测限制对比《自然》

研究团队考虑并基本排除了高氘浓度的其他解释。银河系不同区域的整体氢成分变化仅能解释水氘比的适度差异，远不足以说明3IATLAS中测得的结果。彗星从其母星系被弹出后积累星际物质的可能性也经过评估，发现不太可能解释所观察到的这种程度的富集。

根据该论文，最一致的解释是3IATLAS形成于比太阳系诞生环境更寒冷的星前条件下，可能在一个更孤立的区域，那里附近的大质量恒星没有像太阳形成期间可能发生的那样提高周围温度。估计其运动学年龄为30到110亿年，这进一步表明该天体可能是迄今为止发现的最古老的星际访客之一。

随着下一代天文台有望在未来几年探测到更多星际天体，研究人员表示，应用于3IATLAS的技术可用于构建更广泛的对比图景，以了解银河系中各行星系统的化学组成如何变化。

相关知识

星际彗星是起源于太阳系外的彗星，并非诞生于太阳系的柯伊伯带或奥尔特云，而是从其他恒星系统流浪进入太阳系的天体。2017年发现的奥陌陌是首个被确认的星际彗星，2019年的鲍里索夫是第二颗，它们为研究太阳系外行星系统的物质组成与演化提供了珍贵样本。

BY: Slamani Aghilas

FY: AI

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