想要知道它的真面目相當(dāng)困難。

今年8月韋布拍攝的3I/ATLAS。

NASA / JWST

詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)結(jié)果顯示，星際彗星3I/ATLAS的表面由于經(jīng)受了數(shù)十億年的宇宙射線轟擊，已經(jīng)形成了一層極厚的輻照外殼。我們通過(guò)分析其光譜數(shù)據(jù)得到的信息，大多只與這層外殼有關(guān)；而想要穿透它窺見(jiàn)其本來(lái)面目，相當(dāng)困難。

近日以比利時(shí)皇家空間高層大氣物理研究所（Royal Belgian Institute for Space Aeronomy）Romain Maggiolo為首的一批科學(xué)家，在分析了觀測(cè)數(shù)據(jù)并通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬后發(fā)現(xiàn)，3I/ATLAS的二氧化碳含量之所以極高，可能是因?yàn)槠湓?0多億年的星際之旅過(guò)程中，經(jīng)受了大量的宇宙射線轟擊。

宇宙射線是空間輻射的一種，由來(lái)自太陽(yáng)系外部的高能粒子組成。而宇宙射線轟擊一氧化碳會(huì)將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳。

太陽(yáng)系內(nèi)的大部分天體，包括地球在內(nèi)，都被太陽(yáng)產(chǎn)生的一個(gè)巨大輻射泡——日光層——包裹在內(nèi)。日光層能夠抵卸大部分宇宙射線，使我們免遭侵襲。但3I/ATLAS長(zhǎng)期在星際空間飛行，得不到這種保護(hù)。數(shù)十億年的星際之旅和宇宙射線轟擊，已經(jīng)使3I/ATLAS表面冰層的物理特性發(fā)生了顯著變化，且受影響的深度可達(dá)15至20米。

研究人員稱這一發(fā)現(xiàn)表明，通過(guò)常規(guī)方法獲取的數(shù)據(jù)，其所反映的3I/ATLAS構(gòu)成，無(wú)法代表其原生環(huán)境的物質(zhì)。也就是說(shuō)，如果我們只用光譜分析，通過(guò)外表來(lái)研究3I/ATLAS，那么我們得到的信息，更多反映的是其星際之旅的過(guò)程，而非起源地。

3I/ATLAS目前已經(jīng)通過(guò)近日點(diǎn)。彗星靠近恒星時(shí)會(huì)因受熱而升溫，其表面冰層會(huì)升華成氣體。研究顯示，在抵達(dá)近日點(diǎn)之前，3I/ATLAS釋放的氣體僅來(lái)自其外表。通過(guò)近日點(diǎn)后，這種情況可能會(huì)繼續(xù)，但有一定的概率，在太陽(yáng)風(fēng)的侵蝕下，其表層物質(zhì)可能會(huì)剝落，導(dǎo)致彗核內(nèi)部的原始物質(zhì)暴露。

雖然可能性很小，但是如果能夠?qū)?I/ATLAS通過(guò)近日點(diǎn)之前的觀測(cè)數(shù)據(jù)，與其通過(guò)近日點(diǎn)之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，尋找其中的差異，或許可以讓我們對(duì)其原始成分有所了解。

此項(xiàng)研究是在多個(gè)先前的工作基礎(chǔ)上完成的，包括今年8月詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的首張3I/ATLAS彗星照片，以及同月SPHEREx軌道器發(fā)回的數(shù)據(jù)。二者都指出3I/ATLAS的二氧化碳含量異常偏高。

研究人員還將一個(gè)先前構(gòu)建的太陽(yáng)系彗星輻照模型，經(jīng)過(guò)修改后應(yīng)用在了3I/ATLAS身上，并模擬了銀河系宇宙射線對(duì)其冰層結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分在10億年內(nèi)的累積影響。該方法依賴宇宙射線的實(shí)驗(yàn)室模擬，因此可能無(wú)法完全代表真實(shí)的星際環(huán)境，但依然能夠?yàn)殄缧菙?shù)十億年孤獨(dú)星際之旅中的經(jīng)歷提供有力參考。

模擬結(jié)果表明，10億年的輻射就足以讓3I/ATLAS獲得一層厚厚的外殼。我們現(xiàn)在看到的3I/ATLAS已經(jīng)老化，且已發(fā)生了改變。在研究中，人們必須考慮到這一點(diǎn)。

8月27日雙子座南望遠(yuǎn)鏡拍攝的3I/ATLAS彗星。

International Gemini Observatory / NOIRLab / NSF / AURA / Shadow the Scientist

參考

Comet 3I/ATLAS has been transformed by billions of years of space radiation, James Webb Space Telescope observations reveal

https://www.livescience.com/space/comets/comet-3i-atlas-has-been-transformed-by-billions-of-years-of-space-radiation-james-webb-space-telescope-observations-reveal

Interstellar Comet 3I/ATLAS: Evidence for Galactic Cosmic Ray Processing

https://arxiv.org/pdf/2510.26308