今年4月,一颗来自太阳系之外的彗星刚从太阳背后转出来,智利沙漠里的ALMA射电望远镜就瞄准了它。窗口极短,但天文学家从它蒸发的气体中抓到了一种特殊的水分子。这是人类第一次直接测量另一个行星系统里水的化学配方。
这颗名叫3I/ATLAS的彗星,身上携带的半重水浓度至少是太阳系本地彗星的30倍,是地球海洋的40倍以上。
半重水就是普通水里的一个氢原子被替换成了氘。氘是氢的同位素,原子核里多一个中子,质量比氢重一倍。太阳系的彗星里,大约每一万个水分子中有一个是半重水。3I/ATLAS直接把这个比例拉高了一个数量级还多。
这个比例为什么重要?因为它相当于一支冻在冰里的温度计。
水分子形成时,环境温度越低,氘就越容易被锁进水分子。温暖环境中,氢和氘之间的化学交换很活跃,氘不断被换出去,半重水比例就低。但当温度降到大约30开尔文,也就是零下243摄氏度以下时,交换反应几乎停止,氘被大量冻结在水分子中。彗星一旦成型,这个比例就被封存了,之后在星际空间飘多少亿年都不会变。
所以3I/ATLAS身上超高的半重水比例直接指向一个结论:孕育它的那个行星系统,形成初期的温度比太阳系当年低得多。太阳系在诞生时已经够冷了,太阳星云外围也就几十开尔文。3I/ATLAS的老家,比这还要再冷上一大截。
3I/ATLAS是人类发现的第三个星际天体。2017年的奥陌陌发现时已在飞离途中,几乎没留下化学信息;2019年的鲍里索夫彗星也从未被测量过半重水。而此刻,人类第一次读到了另一个世界诞生时的水温。
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这幅艺术画展示了星际彗星 3I/ATLAS 的半重水含量是地球海洋的 30 倍以上,暗示其起源于极度寒冷的异星环境,图源:NSF/AUI/NSF NRAO/M.Weiss
信源:Manzano, Salazar. "ALMA Reveals Interstellar Comet 3I/ATLAS Formed in a Far Colder World Than Our Own | ALMA Observatory." www.almaobservatory.org,
