3I/ATLAS 太奇怪？科學家：別想太多，不是外星人

在彗星接近太陽時，彗星冰核開始會開始昇華，形成閃耀的彗尾，以及包覆在冰核周圍、光暈般的彗髮（coma）。大約在 10 月 30 日前後，3I/ATLAS 來到距離太陽最近的位置，並在 11 月 10 日從太陽的另一側重新現身。

「到目前為止，它的表現可說可謂相當壯觀。」北亞利桑那大學的行星天文學家、負責觀測這顆彗星的研究人員之一克里斯蒂娜．湯瑪斯（Cristina Thomas）說。

在眾多預期的發展中，3I/ATLAS 也為天文觀測者帶來了幾個意外驚喜──其中最引人注目的，就是它明亮彗髮的成分。目前，科學家對這些反常的觀測結果仍只能給出部分解釋。「我們還有太多不了解的地方。」天主教美國大學的天文化學家、同時也是本次 3I/ATLAS 追蹤團隊成員的馬丁．科迪納（Martin Cordiner）表示。

以下是目前關於 3I/ATLAS 的最新研究進展，以及尚待解答的種種謎團。

彗星正大量釋放二氧化碳

8月底，天文學家利用位於智利帕雄山（Cerro Pachón）上強大的南雙子座（Gemini South telescope）望遠鏡，捕捉到 3I/ATLAS 的清晰影像。畫面顯示，它擁有一圈龐大的彗髮，並開始發展出逐漸延展的塵埃尾──長度至少超過 5 萬 6000 公里。

這些觀測有助於分析彗髮中的部分成分──其中之一就是氰化物。對多數人而言，氰化物是眾所皆知的劇毒物質，但「這通常是彗星在接近太陽時最先能被偵測到的分子。」領導南雙子座觀測的夏威夷大學天文研究所天文學家凱倫．米齊（Karen Meech） 說。天文學家確實預期 3I/ATLAS 會在南雙子觀測時的距離附近開始釋放氰化物。「所以這部分其實沒什麼特別。」米齊補充。

然而，當美國航太總署（NASA）的 SPHEREx 觀測站，以及詹姆斯．韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）將目光投向 3I/ATLAS 時，天文學家發現了奇特的現象：彗星正不斷「打嗝」，釋放出大量的二氧化碳，彷彿一瓶來自深空的氣泡飲料。

由南部雙子座望遠鏡拍攝的這張 3I/ATLAS 彗星深空影像，展現了彗星寬廣的彗髮與彗尾。這座望遠鏡的部分經費來自美國國家科學基金會（National Science Foundation）。Photograph by International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/Shadow the Scientist

當我們想到「冰」時，直覺會聯想到凍結的水。彗星確實常含有水冰──但在遠離太陽的地方，它們也可能包含更奇特的冰，例如一氧化碳冰或二氧化碳冰。這並不罕見。真正令人好奇的是，3I/ATLAS 似乎被大量的二氧化碳包圍著。

「彗星的主要成分通常是水，」參與韋伯望遠鏡觀測的科迪納說：「但這次情況並非如此。能看到彗髮中二氧化碳比水還多的彗星，這種現象非常罕見。」

事實上，彗髮中二氧化碳與水的比例高得讓科學家一時難以解釋。「當我們第一次看到觀測結果時，真的很震撼。二氧化碳的通量實在高得離譜。」同樣參與韋伯觀測的湯瑪斯如此表示。

一種可能的解釋是：彗星的冰核內部或許仍蘊含大量水冰，但表面已形成一層由其他冰種（例如二氧化碳冰）為主的外殼。也許目前這層外殼正阻擋大部分水冰逸散到彗髮之中。

彗髮中也充滿了奇特的金屬

全球最敏銳的光學觀測設備之一──位於智利帕拉納山（ Cerro Paranal）的歐洲南方天文台「甚大望遠鏡」（Very Large Telescope ）也對 3I/ATLAS 展開了深入觀測。結果顯示，彗髮中竟然含有鎳這種金屬，而鎳通常與小行星，以及像地球和火星這類岩質行星有關。

我們一般總把彗星想成是顆「冰球」，但其實它們更像「髒雪球」，因為在彗星的內部也混雜著岩石物質。找到鎳本身並不算奇怪；真正難以理解的是──這顆彗星竟然能在距離太陽將近 4 億 8000 萬公里的地方就釋放出鎳。

與水冰不同的是，鎳和鐵這類金屬的熔點與沸點都高得多，需要非常高的溫度才能讓它們變成氣體。也就是說，通常只有當彗星極度接近太陽時，彗髮才會出現金屬的成分。

然而早在 2021 年，天文學家就使用甚大望遠鏡在多顆彗星的彗髮中發現了鎳與鐵，包括太陽系內的幾顆彗星，以及第二個被發現的星際天體──2I/鮑里索夫（2I/Borisov）。其中有些彗星與太陽的距離比 3I/ATLAS 更遠，但它們的彗髮中卻已經出現了金屬。

「這完全是出乎意料的發現。」參與 2021 年研究、並同樣參與 3I/ATLAS 甚大望遠鏡觀測的比利時列日大學天文學家伊曼紐爾．傑恩（Emmanuel Jehin）說：「沒有人會相信你能在彗星的彗髮裡找到這些金屬原子。」他補充指出，除了大量看似「時機過早」的鎳之外，3I/ATLAS 的彗髮裡也含有鐵。

那麼，究竟為何這些遠離太陽的彗星會釋放金屬呢？「我們仍不確定原因，」愛丁堡大學天文學家、參與甚大望遠鏡和韋伯觀測的西里爾．奧皮托姆（Cyrielle Opitom）表示：「一個假設是，鎳可能存在於一種稱為羰基（carbonyls）的化合物中。」這些分子高度易揮發，一旦受熱就會迅速轉為氣體，而在此過程中，也可能將部分耐高溫的金屬帶進彗髮。

3I/ATLAS 的起源仍不明

彗星通常都是極其古老的天體；太陽系中的彗星，是 46 億年前行星形成時遺留下來的冰質殘骸。但有些天文學家根據 3I/ATLAS 的軌道特徵推測，它可能來自一個年齡約 80 億年的恆星族群。「它或許是整個銀河系內最古老的天體之一。」科迪納表示。

此外，彗星內所含的鐵與鎳源自超新星──這是大質量恆星壯烈爆炸後的產物。這意味著，3I/ATLAS 不只保留了它原本所屬行星系統的痕跡，也蘊含了那些早已殞落的大質量恆星的痕跡；它們的爆炸產生的元素，最終形成了這個遙遠系統中心的恆星。

彗星的確切大小仍不確定

彗星的冰核目前被耀眼的彗髮遮住，因此估算尺寸仍相當困難。不過，科學家利用哈伯太空望遠鏡的觀測結果，並結合其他資料，推測彗核長度不超過 5.6 公里，也可能小至 442 公尺。

先不論彗核大小，在哈伯觀測 3I/ATLAS 時，它的速度約為每小時 22 萬 480 公里──若是以這樣的高速，到從紐約飛到北京只需三分鐘。隨著它持續接近太陽，速度還會進一步增加。

毫無疑問：它不是外星太空船

網路上曾出現一些不負責任的猜測，認為 3I/ATLAS 可能是一艘正在探索太陽系的外星飛船。其中多數說法源自頗具爭議的哈佛大學（Harvard University）天文物理學家阿維．洛伯（Avi Loeb），這也因此引起大眾媒體的關注。

「仍有許多問題尚未解答，」湯瑪斯說：「但我可以很肯定地說，不，它不是太空船。」目前沒有任何證據顯示它不是一顆正在汽化的冰球。「如果它真是外星飛船，那它偽裝成彗星的功夫可真是一流。」科迪納補充說。

為什麼它的彗尾曾指向奇怪的方向？

彗尾是當太陽加熱彗星並汽化其冰質所形成的，同時也把被困住的塵埃顆粒吹向太空。陽光會輕輕推動這些微小塵粒，因此塵埃尾的指向通常遠離太陽。但最近，3I/ATLAS 出現了「反彗尾」，它的彗尾竟然指向太陽。

反彗尾雖然罕見，但並非無法解釋。有時，彗星拋出的物質太重，無法被太陽光的輻射壓推動，因此反而往太陽的方向移動。（彗尾方向改變，並非如外界所猜測的是太空船推進器的證據。）

彗星經過太陽背後時有異常變化嗎？

在 3I/ATLAS 最接近太陽時，曾一度消失在地球的視線之中。有些人猜測，這是否表示它是艘試圖躲避天文學家觀測的外星太空船。但事實上，在它被太陽遮蔽前，我們一直都能觀測到它。現在，它從太陽背後露面，我們又能觀測到了。外星人玩「躲貓貓」的可能性非常低。

天文學家則熱切關注彗星在近日點前後的變化。就在最接近太陽之前，3I/ATLAS 變得更亮，這並不奇怪，因為更強的陽光會汽化更多冰質物質。隨後，當它從太陽背後再度出現時，天文學家捕捉到多股從彗星噴出的物質。這些景象十分壯觀，但本質上仍只是冰團（可能是二氧化碳或一氧化碳）被劇烈汽化的小型爆發。

科學家有偵測 3I/ATLAS 是否會釋放無線電訊號嗎？

各種天體都會發出無線電訊號，從黑洞、劇烈運動的恆星，到行星極光都是如此，而這些無線電波涵蓋的頻率相當廣泛，這表示它們是自然形成的。而像汽車收音機廣播這樣的人工訊號，則通常集中在很窄的頻率範圍內。

天文學家向來仔細監測太空中的奇特天體，觀察它們是否發出人工訊號特徵的無線電波。我們在先前發現的兩個星際天體中都沒有偵測到這類訊號，3I/ATLAS 也不例外。

10月下旬，天文學家將南非的 MeerKAT 64 天線超級望遠陣列對準 3I/ATLAS，果然收到了訊號，但這完全是自然現象造成的。這些訊號主要來自一種分子，它會在水受到陽光和宇宙輻射作用分解時生成，而不是外星飛船的「旅行播放清單」。

我們何時能進一步了解 3I/ATLAS？

關於 3I/ATLAS，仍有許多未解之謎。雖然它不像第一個被發現的星際彗星「奧陌陌」（ ‘Oumuamua）那樣怪異──那是顆呈現神祕雪茄形狀、快速移動的冰質天體。但隨著觀測資料增加，我們將能判斷它是否類似較不特別的第二顆星際彗星 2I/鮑里索夫（Borisov）。

「持續觀測、看看接下來會發生什麼事？這非常重要，」科迪納說：「彗星總是充滿驚喜。」

未來數週，科學家將持續追蹤 3I/ATLAS 在太陽系的旅程，以獲取更多觀測資料。它最接近地球的時刻，將在 12 月到來（屆時仍距地球約 2 億 7000 萬公里）。

隨著彗星接近太陽，天文學家也密切觀察它是否會變得極度活躍，這能幫助我們了解彗星的彗髮與彗核的化學組成。洛伯曾根據有限的望遠鏡資料，以及對 3I/ATLAS 質量損失的快速估算，推測彗星可能爆炸。但天文界認為這樣的結論言之過早──即便有些人仍期待目睹彗星爆炸的壯觀景象。

「我們也很希望彗星爆炸，」傑恩說：「這麼一來，我們就有可能觀測到更多彗星噴發出的有趣物質。」

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