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科学
人类给予“奇怪星际天体”阿特拉斯(ATLAS)的热情礼遇

本文由AI自动翻译。与韩语原文相比可能存在误差。  Read original in Korean →

[비즈한국] 自今年7月被发现并公之于众以来,阿特拉斯(ATLAS)至今仍是让最多科幻迷感到兴奋的天体。继奥陌陌(‘Oumuamua)和鲍里索夫(Borisov)彗星之后,这是第三个造访太阳系的星际天体。一些人甚至畅谈这可能真的是外星人的飞船。当然,如果里面真的坐着友好的外星人,那该有多好。

尤其是这一次,我们的运气非常好。与奥陌陌在已经擦过太阳、离开太阳系时才被发现不同,阿特拉斯是在从远处向太阳系飞来时就及早被发现的。目前,人类部署的众多探测器正分布在太阳系的各个角落,注视着宇宙空间。得益于此,就像通过街头监控追踪某个人的轨迹一样,我们可以通过木星、火星、太阳和地球周围部署的各种探测器,实时监控阿特拉斯的一举一动,并分析其时刻变化的面貌。最终,我们获得了关于阿特拉斯为何表现出如此奇异外观的惊人线索。其中包含了我们未曾留意过的宇宙奇妙秘密!

近期,各种太空望远镜都将目光投向了阿特拉斯。其中包括现存最大的太空望远镜——詹姆斯·韦布空间望远镜,以及韩国与美国国家航空航天局(NASA)合作研制的SPHEREx。它们都在红外波段观测宇宙,并明确确认了阿特拉斯中二氧化碳的存在。

红外线观测到的阿特拉斯。图片来源=NASA/SPHEREx
红外线观测到的阿特拉斯。图片来源=NASA/SPHEREx

然而,阿特拉斯体内的二氧化碳含量高得离谱。与水相比,其二氧化碳含量高出7到8倍。一氧化碳的含量似乎也相当高,是水的两倍。这非常独特。大多数彗星以水为主,可以看作是水冰块中混入了微量的其他化学物质。但阿特拉斯所含的二氧化碳远多于水。当然,并不是没有过这样的彗星,典型的例子如2016 R2彗星,情况也类似。

阿特拉斯罕见的特征留下了无数关于其起源的问题。它到底从哪里来?为何会存在这种化学成分的彗星?它是天生就含有远多于水的二氧化碳吗?还是在离开故乡、飞向太阳系的过程中,演变成了如今这种极端的模样?

实际上,在太阳系之外的银河系空间中,充斥着无数宇宙射线。从填充银河盘面的明亮恒星所发射的紫外线,到各处爆发的超新星产生的强烈闪光,各种宇宙射线粒子倾泻在银河空间中。星际天体阿特拉斯在离开故乡飞往我们太阳系的过程中,想必也受到了这种宇宙射线的“地毯式轰炸”。这种宇宙射线被称为银河宇宙射线(Galactic Cosmic Ray,GCR)。特别是如果阿特拉斯是一个经历了漫长旅程的天体,那么它目前难以理解的外观就可以得到解释:一颗长期遭受宇宙射线粒子轰炸的彗星,其表面的最轻元素氢会全部流失,水分也会减少。相反,二氧化碳则幸存了下来,形成了如今这种相对于水占绝对优势的状态。

事实上,阿特拉斯被推测是一个比我们太阳系更古老的天体。从阿特拉斯异常快的速度和轨迹来看,该天体至少在74亿年前就已经存在。在漫长的岁月中,阿特拉斯穿梭于宇宙空间,饱受宇宙射线粒子的轰击。因此,它的表面不可能维持最初诞生时的样子,现在已经全部变质了。

我原以为阿特拉斯因年龄较大,会是保存着故乡恒星系诞生之初模样的化石,但结果却是由于它诞生得太早,在漫长的宇宙旅行中遭受了宇宙射线的毁灭性打击,导致表面锈蚀变质。这就是它与我们在太阳系边缘看到的彗星长相迥异的原因。

太阳系外的银河系充满了高能宇宙辐射。图片来源=NASA
太阳系外的银河系充满了高能宇宙辐射。图片来源=NASA

有另一个证据证明了阿特拉斯在漫长的旅程中变得多么支离破碎。在阿特拉斯上,几乎看不到其他彗星中常见的碳链分子。通常在太阳系中发现的许多彗星,不仅含有水冰,还会表现出许多由多个碳原子聚集而成的大分子。这甚至可能成为“胚种论(Panspermia)”的线索——即地球上的生命物质可能并非起源于地球,而是来自彗星。

然而,在阿特拉斯上几乎看不到这种碳链分子。这可以看作是长期遭受宇宙射线粒子轰炸,导致其表面残留的碳链大部分断裂和破坏的结果。未能发现这类复杂有机分子的痕迹,反而打破了科幻迷们关于阿特拉斯上载有外星生命或外星人的期待。

火星探测器捕捉到的3I/ATLAS。图片来源=NASA
火星探测器捕捉到的3I/ATLAS。图片来源=NASA

随着过去几周漫长的美国政府停摆告一段落,NASA也开始忙于公开此前积压的各种探测器数据。首先,中国的火星探测器“天问一号”捕捉到了快速移动的阿特拉斯模糊的身影。NASA的另一枚火星轨道器MRO也成功将其通常指向火星表面的摄像头大幅向上转向天空,获得了阿特拉斯被拉长的模糊图像。当然,由于这些探测器最初的设计目的是观测火星表面,想要非常清晰地拍摄到横穿远处天空、快速飞行的阿特拉斯确实很勉强。另一方面,欧洲的ExoMars也对准了阿特拉斯,虽然没有拍到清晰照片,但通过这次观测,将其轨道追踪精度提高了10倍。

不仅是绕火星运行的轨道器,停留在火星表面的着陆器也捕捉到了阿特拉斯。火星着陆漫游车“毅力号(Perseverance)”通过MastCam捕捉到了阿特拉斯划过火星夜空的样子。照片中几乎难以辨认的模糊斑点就是阿特拉斯。虽然达不到进行科学层面意义分析的水平,但仅仅想到我们在地球上看到的东西,在火星上也能同时看到,就有一种奇妙的感觉。

MAVEN观测到的3I/ATLAS光谱。图片来源=NASA
MAVEN观测到的3I/ATLAS的光谱。图片来源=NASA

更令人感兴趣的数据是2025年9月MAVEN的观测结果。MAVEN在阿特拉斯中捕获到了氢原子的存在。该探测器使用了其搭载的紫外成像光谱仪。这原本是一种通过将进入火星狭窄狭缝的光按波长分解来观测光谱的设备。天文学家们关注到了阿特拉斯中明显的氢谱线。

在MAVEN的照片中,纵轴表示阿特拉斯在天空中的位置,横轴表示不同的波长。照片中可以看到三个蓝色斑点,来自阿特拉斯的氢谱线出现在最左侧,拍摄得比较暗淡。旁边右侧的两个较亮的斑点分别是火星外侧深空本身发射的氢谱线,以及在火星附近发射的氢谱线。由于MAVEN绕着火星运行,其与火星的相对速度最慢,因此火星发出的氢谱线拍摄得最清晰。而阿特拉斯正以60km/s的速度快速移动,受到了波长偏移明显的“多普勒效应”影响,因此其痕迹留在了波长完全不同的最左侧。

地面的大型射电望远镜阵列MeerKAT甚至在阿特拉斯上捕获到了无线电波。当然,这并不是外星人发出的广播信号。相反,MeerKAT的观测证实了阿特拉斯确实是一颗由水冰组成的彗星块。因为这些无线电波来自于由一个氧原子和一个氢原子组成的羟基自由基。这是水分子受到太阳强烈的紫外线照射后分解产生的常见成分,也是彗星近距离掠过太阳时常见的化学现象。

上周,阿特拉斯在轨道上经过了离太阳最近的地点——近日点。当时其表面的气体喷发最为活跃,一直面向太阳的太阳观测卫星SOHO、PUNCH和STEREO也幸运地接连捕捉到了阿特拉斯发光的模样。

正朝着太阳系小行星和其他行星飞去的探测器们也忙于观看阿特拉斯。正在飞往小行星“灵神星(Psyche)”的灵神星探测器恰好路过阿特拉斯附近。它与阿特拉斯的距离缩短到仅0.3AU,并对其进行了追踪。灵神星探测器的图像也将成为更精确追踪阿特拉斯轨道的有力工具。另一颗小行星探测器“露西号(Lucy)”也通过其搭载的相机瞄准了阿特拉斯。特别是得益于露西号独特的地理位置,它能从与其他望远镜完全不同的90度侧向视角观察阿特拉斯,从而获得了阿特拉斯更多角度的“蒙太奇”影像。

目前正在飞往木星的木星冰卫星探测器JUICE在穿过彗星尾部时也收集了部分数据。不过,由于目前距离较远,探测器发送数据的速度比预期要慢,这些观测数据预计要到2026年2月左右才能抵达地球。如果不是因为阿特拉斯,这些探测器在到达最终目的地之前,或许只会继续着平淡无奇的旅程,但托这位意想不到的神秘访客闯入太阳系的福,它们能更早地发挥用途。

有个别新闻中传达了一个错误信息,称阿特拉斯在过去几天内无法承受强烈的太阳光,最终支离破碎了。但那并非事实。支离破碎的主角是C/2025 K1 ATLAS。由于这颗彗星和发现此次引发争议的星际天体阿特拉斯使用的是同一台望远镜,因此因为名字相同而产生了一场误会。C/2025 K1 ATLAS确实在2025年11月13日碎成了多块,但今天的主角——星际天体阿特拉斯依然安然无恙。

还曾有过什么天体能同时受到遍布太阳系的无数探测器的礼遇,并受到大家的一致关注吗?得益于阿特拉斯的造访,我们动员了驻留在太阳、地球、火星、木星以及小行星带,或正在前往这些地方的探测器、望远镜和摄像机,对同一个目标进行持续追踪和观测,体验了一种完全不同层面的天文学。我不知道阿特拉斯上是否真的坐着外星人,但至少像电影中的“黑石(Monolith)”一样,它显然成为了让人类实现此前未曾体验过的高水平科学进步的契机。

通过各种望远镜和相机收集的数据,我们从阿特拉斯身上学到了重要的一课:太阳系之外的宇宙空间,即我们的银河空间,比想象中更加残酷。天文学家推测阿特拉斯是一个至少有74亿年历史的天体,比我们的太阳系还要古老。人们曾期待它是一个能完整保存其故乡恒星系诞生之初物质的“冰仓库”,即类似化石的天体。但实际观测确认的阿特拉斯状态超出了预期。在过去数十亿年的岁月里,它在横穿银河系的过程中遭受了无数宇宙射线粒子的地毯式轰炸,处于变质状态。换句话说,它并非原始面貌,而是被宇宙射线剥离,并覆盖了新副产品的状态。令人遗憾的是,阿特拉斯并没有轻易交出关于它故乡记忆。相反,它仅仅证明了太阳系外的银河空间是多么严酷的地方。

最近建成并开始第一年观测的薇拉·鲁宾天文台(Vera C. Rubin Observatory),寄希望于未来每年能凭借其巨大的“眼眸”发现70个以上、最多100个此类星际天体。如果能持续发现如此多的星际天体,那么星际天体将不再是特殊的物种。现在奥陌陌和阿特拉斯显得格外特别,或许只是因为我们观测此类天体的经验太少了。

但随着未来更多的望远镜仰望星空,一年内发现数十甚至数百个星际天体时,它们将不再显得神秘。甚至可能会因为太常见,以至于即便发现新的星际天体,也不会有太大的波澜。到了那时,估计没人会好奇每天发现的星际天体里是否载着外星人。如果真的那样,我们将直面一个惊人的事实:太阳系边缘的世界,实际上比我们的“纯正”成员还要充满外部访客。

作者池雄培(Ji Ung-bae)是?热爱猫咪与宇宙。童年时期看了《银河铁道999》后,立志要将宇宙的美丽传播给世人。目前担任世宗大学自由专业学部教授,进行讲座、写作等各种科学传播活动。著有《每天一片宇宙》、《星光璀璨的宇宙科学家们》、《触不可及却能知晓》、《看见宇宙时涌现的奇怪问题》等书,并翻译了《给真正航天搭便车者的指南》、《我为何杀死了冥王星》、《量子生活》、《Cosmigraphics》等作品。

本文由AI自动翻译。与韩语原文相比可能存在误差。
지웅배 천문학자

고양이와 우주를 사랑한다. 어린 시절 ‘은하철도 999’를 보고 우주의 아름다움을 알리겠다는 꿈을 갖게 되었다. 현재 세종대학교 자유전공학부 조교수로 강연과 집필 등 다양한 과학 커뮤니케이션 활동을 함께 하고 있다. ‘천문학자의 쓸모없음에 관하여’, ‘우리는 모두 천문학자로 태어난다’, ‘우주를 보면 떠오르는 이상한 질문들’ 등의 책을 썼으며, ‘나는 어쩌다 명왕성을 죽였나’, ‘퀀텀 라이프’, ‘UFO’ 등을 번역했다.

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