当我们在狮城的夜色中抬头,最先看见的常是月亮和几颗亮星,还有被灯光映亮的云朵。真正暗淡的天体,多半藏在肉眼之外。3I/ATLAS便属于这一类。它没有给城市夜空添上一道醒目的光,却让多台望远镜赶在它远去前,细读一束来自太阳系外的微光。

3I/ATLAS是第三个已知来自太阳系外、穿越太阳系附近的星际天体(interstellar object)。可以把它想成一小块漂流很久的旧冰,路过太阳附近时,短暂露出身上的纹理。近期,韦布空间望远镜(James Webb Space Telescope,JWST)的观测又为它添了几条化学线索:甲烷、二氧化碳和氘,都在帮助天文学家追问它的源头。

对地球无威胁

太阳系里许多彗星像候鸟,因太阳引力作用,沿着长长的椭圆形轨道绕太阳运行,例如著名的哈雷彗星,大约每隔76年环绕太阳一周。3I/ATLAS的路线更像过境旅人,从远处进入太阳附近,又朝外离开。天文学家称这种路线为双曲线轨道(hyperbolic trajectory)。

2025年7月1日,位于智利的ATLAS巡天望远镜在繁星中发现3I/ATLAS。(NASA网站)
2025年7月1日,位于智利的ATLAS巡天望远镜在繁星中发现3I/ATLAS。(NASA网站)

美国国家航空航天局(NASA)资料显示,ATLAS巡天望远镜在智利里奥乌尔塔多(Rio Hurtado)于2025年7月1日向小行星中心报告3I/ATLAS;研究人员随后从档案影像中追溯到2025年6月14日的预发现观测。它对地球没有威胁。最接近地球时约为1.8天文单位(astronomical unit,简称AU,1天文单位约1.5亿公里),最接近太阳时约为1.36天文单位。

韦布望远镜的近红外光谱仪于2025年8月拍摄的3I/ATLAS。(NASA网站)
韦布望远镜的近红外光谱仪于2025年8月拍摄的3I/ATLAS。(NASA网站)

发现只是第一步。对这种匆匆经过的天体,越早认出身份,越能安排不同望远镜接力观察。NASA资料还提到,多项太空任务参与3I/ATLAS的观测;截至2025年8月20日的估算显示,它的直径上限约5.6公里,也可能小到几百米。数字范围看似很宽,原因在于远处小天体又暗又小,亮度会受大小、表面反光和尘埃活动共同影响。

朦胧彗发藏重要线索

彗星靠近太阳时,其冰和尘埃会被加热,冒出一层朦胧的彗发(coma)。对读者来说,尾巴好看;对科学家来说,彗发像一口从冰里呼出的气,里面藏着线索。

彗星可以想象成一只旧冷冻盒,里面冻着水,也冻着不同气体。NASA在2026年6月发布的韦布观测说明中提到,韦布的中红外仪器(Mid Infrared Instrument,MIRI)在2025年12月两次观测3I/ATLAS,并首次在这个星际访客上直接探测到甲烷气体。资料也显示,3I/ATLAS富含二氧化碳,甲烷相对水的含量偏高。

水、甲烷和二氧化碳在太阳照射下醒来的节奏不同。谁先挥发,谁留下得久,都会改变彗发的样子。比例和释放方式因此成为线索,帮助科学家推想这块冰曾在怎样的寒冷环境中形成。

对彗星而言,水是重要参照;甲烷和二氧化碳的多少,则提示更易挥发的材料在旅途中的保存情况。若这些材料保存得多,往往意味着它曾长时间待在很冷的位置。

科学家无法靠近3I/ATLAS取样,只能采集彗星反射的光。光谱(spectrum)可理解为光里的条形码。不同分子会吸收或发出特定波长的光,留下各自的独特标记;望远镜读到这些标记,就能推断远处天体含有哪些物质。

同位素信息如同地方口音

韦布能在红外波段分析微弱信号。NASA资料显示,韦布的近红外光谱仪(Near Infrared Spectrograph,NIRSpec)观测到3I/ATLAS远离太阳后的彗发,并测量其中的化学成分,以及碳、氘等同位素(isotope)信息。同位素可以理解为同一种元素的不同重量版本。它们的比例,有时像一个地方留给人的口音。

红外观测适合寻找分子的细微信号,因为许多分子会在这些波段留下清楚痕迹。若一位远客来到新加坡,我们或许从行李、饮食和说话方式猜出他的来处。彗星没有护照,却有轨道、冰的配方和光里的条形码。这些线索合在一起,让3I/ATLAS的身世清晰许多。

氘(deuterium)可称为“重一点的氢”。水分子若含有较多氘,往往说明这份水经历过特殊的低温化学过程。读者无须记住符号,只要知道:水里的氢有轻重之分,比例能帮助科学家追问冰的身世。

NASA的韦布观测文章概述,3I/ATLAS水中的氘含量异常高,约为太阳系彗星的30倍。Nature相关论文摘要给出的氘氢比为0.98加减0.06%,远高于已知彗星。研究也指出,它的碳同位素比例不同于太阳系常见值。研究人员据此推测,3I/ATLAS可能形成于很冷、金属含量较低且更古老的环境。

一个路过太阳的冰块,竟把我们带到如此遥远的时间。下次狮城夜色被灯光照亮时,那些看不见的微光,也许正由望远镜替我们收藏。

小知识

天文单位(astronomical unit)是天文学常用的距离尺,约等于地球到太阳的平均距离,也就是约1.5亿公里。它适合描述太阳系里的距离,因为公里数动辄很长,不容易比较。3I/ATLAS最接近地球时约为1.8天文单位,意思是它离地球仍很远;最接近太阳时约为1.36天文单位,说的则是它和太阳的距离。读天文新闻时,先问清某个距离相对地球、太阳还是其他天体,常能避免误会。“近日点”(perihelion)指离太阳最近,“近地点”(perigee)才和地球有关。