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科學
人類給予“奇怪星際天體”阿特拉斯(ATLAS)的熱情禮遇

本文由AI自動翻譯。與韓語原文相比可能存在誤差。  Read original in Korean →

[비즈한국] 自今年7月被發現並公之於眾以來,阿特拉斯(ATLAS)至今仍是讓最多科幻迷感到興奮的天體。繼奧陌陌(‘Oumuamua)和鮑裡索夫(Borisov)彗星之後,這是第三個造訪太陽系的星際天體。一些人甚至暢談這可能真的是外星人的飛船。當然,如果裡面真的坐著友好的外星人,那該有多好。

尤其是這一次,我們的運氣非常好。與奧陌陌在已經擦過太陽、離開太陽系時才被發現不同,阿特拉斯是在從遠處向太陽系飛來時就及早被發現的。目前,人類部署的眾多探測器正分佈在太陽系的各個角落,注視著宇宙空間。得益於此,就像透過街頭監控追蹤某個人的軌跡一樣,我們可以透過木星、火星、太陽和地球周圍部署的各種探測器,實時監控阿特拉斯的一舉一動,並分析其時刻變化的面貌。最終,我們獲得了關於阿特拉斯為何表現出如此奇異外觀的驚人線索。其中包含了我們未曾留意過的宇宙奇妙秘密!

近期,各種太空望遠鏡都將目光投向了阿特拉斯。其中包括現存最大的太空望遠鏡——詹姆斯·韋布空間望遠鏡,以及韓國與美國國家航空航天局(NASA)合作研製的SPHEREx。它們都在紅外波段觀測宇宙,並明確確認了阿特拉斯中二氧化碳的存在。

紅外線觀測到的阿特拉斯。圖片來源=NASA/SPHEREx
紅外線觀測到的阿特拉斯。圖片來源=NASA/SPHEREx

然而,阿特拉斯體內的二氧化碳含量高得離譜。與水相比,其二氧化碳含量高出7到8倍。一氧化碳的含量似乎也相當高,是水的兩倍。這非常獨特。大多數彗星以水為主,可以看作是水冰塊中混入了微量的其他化學物質。但阿特拉斯所含的二氧化碳遠多於水。當然,並不是沒有過這樣的彗星,典型的例子如2016 R2彗星,情況也類似。

阿特拉斯罕見的特徵留下了無數關於其起源的問題。它到底從哪裡來?為何會存在這種化學成分的彗星?它是天生就含有遠多於水的二氧化碳嗎?還是在離開故鄉、飛向太陽系的過程中,演變成了如今這種極端的模樣?

實際上,在太陽系之外的銀河系空間中,充斥著無數宇宙射線。從填充銀河盤面的明亮恆星所發射的紫外線,到各處爆發的超新星產生的強烈閃光,各種宇宙射線粒子傾瀉在銀河空間中。星際天體阿特拉斯在離開故鄉飛往我們太陽系的過程中,想必也受到了這種宇宙射線的“地毯式轟炸”。這種宇宙射線被稱為銀河宇宙射線(Galactic Cosmic Ray,GCR)。特別是如果阿特拉斯是一個經歷了漫長旅程的天體,那麼它目前難以理解的外觀就可以得到解釋:一顆長期遭受宇宙射線粒子轟炸的彗星,其表面的最輕元素氫會全部流失,水分也會減少。相反,二氧化碳則倖存了下來,形成了如今這種相對於水佔絕對優勢的狀態。

事實上,阿特拉斯被推測是一個比我們太陽系更古老的天體。從阿特拉斯異常快的速度和軌跡來看,該天體至少在74億年前就已經存在。在漫長的歲月中,阿特拉斯穿梭於宇宙空間,飽受宇宙射線粒子的轟擊。因此,它的表面不可能維持最初誕生時的樣子,現在已經全部變質了。

我原以為阿特拉斯因年齡較大,會是儲存著故鄉恆星系誕生之初模樣的化石,但結果卻是由於它誕生得太早,在漫長的宇宙旅行中遭受了宇宙射線的毀滅性打擊,導致表面鏽蝕變質。這就是它與我們在太陽系邊緣看到的彗星長相迥異的原因。

太陽系外的銀河系充滿了高能宇宙輻射。圖片來源=NASA
太陽系外的銀河系充滿了高能宇宙輻射。圖片來源=NASA

有另一個證據證明了阿特拉斯在漫長的旅程中變得多麼支離破碎。在阿特拉斯上,幾乎看不到其他彗星中常見的碳鏈分子。通常在太陽系中發現的許多彗星,不僅含有水冰,還會表現出許多由多個碳原子聚集而成的大分子。這甚至可能成為“胚種論(Panspermia)”的線索——即地球上的生命物質可能並非起源於地球,而是來自彗星。

然而,在阿特拉斯上幾乎看不到這種碳鏈分子。這可以看作是長期遭受宇宙射線粒子轟炸,導致其表面殘留的碳鏈大部分斷裂和破壞的結果。未能發現這類複雜有機分子的痕跡,反而打破了科幻迷們關於阿特拉斯上載有外星生命或外星人的期待。

火星探測器捕捉到的3I/ATLAS。圖片來源=NASA
火星探測器捕捉到的3I/ATLAS。圖片來源=NASA

隨著過去幾周漫長的美國政府停擺告一段落,NASA也開始忙於公開此前積壓的各種探測器資料。首先,中國的火星探測器“天問一號”捕捉到了快速移動的阿特拉斯模糊的身影。NASA的另一枚火星軌道器MRO也成功將其通常指向火星表面的攝像頭大幅向上轉向天空,獲得了阿特拉斯被拉長的模糊影象。當然,由於這些探測器最初的設計目的是觀測火星表面,想要非常清晰地拍攝到橫穿遠處天空、快速飛行的阿特拉斯確實很勉強。另一方面,歐洲的ExoMars也對準了阿特拉斯,雖然沒有拍到清晰照片,但透過這次觀測,將其軌道追蹤精度提高了10倍。

不僅是繞火星執行的軌道器,停留在火星表面的著陸器也捕捉到了阿特拉斯。火星著陸漫遊車“毅力號(Perseverance)”透過MastCam捕捉到了阿特拉斯劃過火星夜空的樣子。照片中幾乎難以辨認的模糊斑點就是阿特拉斯。雖然達不到進行科學層面意義分析的水平,但僅僅想到我們在地球上看到的東西,在火星上也能同時看到,就有一種奇妙的感覺。

MAVEN觀測到的3I/ATLAS光譜。圖片來源=NASA
MAVEN觀測到的3I/ATLAS的光譜。圖片來源=NASA

更令人感興趣的資料是2025年9月MAVEN的觀測結果。MAVEN在阿特拉斯中捕獲到了氫原子的存在。該探測器使用了其搭載的紫外成像光譜儀。這原本是一種透過將進入火星狹窄狹縫的光按波長分解來觀測光譜的裝置。天文學家們關注到了阿特拉斯中明顯的氫譜線。

在MAVEN的照片中,縱軸表示阿特拉斯在天空中的位置,橫軸表示不同的波長。照片中可以看到三個藍色斑點,來自阿特拉斯的氫譜線出現在最左側,拍攝得比較暗淡。旁邊右側的兩個較亮的斑點分別是火星外側深空本身發射的氫譜線,以及在火星附近發射的氫譜線。由於MAVEN繞著火星執行,其與火星的相對速度最慢,因此火星發出的氫譜線拍攝得最清晰。而阿特拉斯正以60km/s的速度快速移動,受到了波長偏移明顯的“多普勒效應”影響,因此其痕跡留在了波長完全不同的最左側。

地面的大型射電望遠鏡陣列MeerKAT甚至在阿特拉斯上捕獲到了無線電波。當然,這並不是外星人發出的廣播訊號。相反,MeerKAT的觀測證實了阿特拉斯確實是一顆由水冰組成的彗星塊。因為這些無線電波來自於由一個氧原子和一個氫原子組成的羥基自由基。這是水分子受到太陽強烈的紫外線照射後分解產生的常見成分,也是彗星近距離掠過太陽時常見的化學現象。

上週,阿特拉斯在軌道上經過了離太陽最近的地點——近日點。當時其表面的氣體噴發最為活躍,一直面向太陽的太陽觀測衛星SOHO、PUNCH和STEREO也幸運地接連捕捉到了阿特拉斯發光的模樣。

正朝著太陽系小行星和其他行星飛去的探測器們也忙於觀看阿特拉斯。正在飛往小行星“靈神星(Psyche)”的靈神星探測器恰好路過阿特拉斯附近。它與阿特拉斯的距離縮短到僅0.3AU,並對其進行了追蹤。靈神星探測器的影象也將成為更精確追蹤阿特拉斯軌道的有力工具。另一顆小行星探測器“露西號(Lucy)”也透過其搭載的相機瞄準了阿特拉斯。特別是得益於露西號獨特的地理位置,它能從與其他望遠鏡完全不同的90度側向視角觀察阿特拉斯,從而獲得了阿特拉斯更多角度的“蒙太奇”影像。

目前正在飛往木星的木星冰衛星探測器JUICE在穿過彗星尾部時也收集了部分資料。不過,由於目前距離較遠,探測器傳送資料的速度比預期要慢,這些觀測資料預計要到2026年2月左右才能抵達地球。如果不是因為阿特拉斯,這些探測器在到達最終目的地之前,或許只會繼續著平淡無奇的旅程,但託這位意想不到的神秘訪客闖入太陽系的福,它們能更早地發揮用途。

有個別新聞中傳達了一個錯誤資訊,稱阿特拉斯在過去幾天內無法承受強烈的太陽光,最終支離破碎了。但那並非事實。支離破碎的主角是C/2025 K1 ATLAS。由於這顆彗星和發現此次引發爭議的星際天體阿特拉斯使用的是同一臺望遠鏡,因此因為名字相同而產生了一場誤會。C/2025 K1 ATLAS確實在2025年11月13日碎成了多塊,但今天的主角——星際天體阿特拉斯依然安然無恙。

還曾有過什麼天體能同時受到遍佈太陽系的無數探測器的禮遇,並受到大家的一致關注嗎?得益於阿特拉斯的造訪,我們動員了駐留在太陽、地球、火星、木星以及小行星帶,或正在前往這些地方的探測器、望遠鏡和攝像機,對同一個目標進行持續追蹤和觀測,體驗了一種完全不同層面的天文學。我不知道阿特拉斯上是否真的坐著外星人,但至少像電影中的“黑石(Monolith)”一樣,它顯然成為了讓人類實現此前未曾體驗過的高水平科學進步的契機。

透過各種望遠鏡和相機收集的資料,我們從阿特拉斯身上學到了重要的一課:太陽系之外的宇宙空間,即我們的銀河空間,比想象中更加殘酷。天文學家推測阿特拉斯是一個至少有74億年曆史的天體,比我們的太陽系還要古老。人們曾期待它是一個能完整儲存其故鄉恆星系誕生之初物質的“冰倉庫”,即類似化石的天體。但實際觀測確認的阿特拉斯狀態超出了預期。在過去數十億年的歲月裡,它在橫穿銀河系的過程中遭受了無數宇宙射線粒子的地毯式轟炸,處於變質狀態。換句話說,它並非原始面貌,而是被宇宙射線剝離,並覆蓋了新副產品的狀態。令人遺憾的是,阿特拉斯並沒有輕易交出關於它故鄉記憶。相反,它僅僅證明了太陽系外的銀河空間是多麼嚴酷的地方。

最近建成並開始第一年觀測的薇拉·魯賓天文臺(Vera C. Rubin Observatory),寄希望於未來每年能憑藉其巨大的“眼眸”發現70個以上、最多100個此類星際天體。如果能持續發現如此多的星際天體,那麼星際天體將不再是特殊的物種。現在奧陌陌和阿特拉斯顯得格外特別,或許只是因為我們觀測此類天體的經驗太少了。

但隨著未來更多的望遠鏡仰望星空,一年內發現數十甚至數百個星際天體時,它們將不再顯得神秘。甚至可能會因為太常見,以至於即便發現新的星際天體,也不會有太大的波瀾。到了那時,估計沒人會好奇每天發現的星際天體裡是否載著外星人。如果真的那樣,我們將直面一個驚人的事實:太陽系邊緣的世界,實際上比我們的“純正”成員還要充滿外部訪客。

作者池雄培(Ji Ung-bae)是?熱愛貓咪與宇宙。童年時期看了《銀河鐵道999》後,立志要將宇宙的美麗傳播給世人。目前擔任世宗大學自由專業學部教授,進行講座、寫作等各種科學傳播活動。著有《每天一片宇宙》、《星光璀璨的宇宙科學家們》、《觸不可及卻能知曉》、《看見宇宙時湧現的奇怪問題》等書,並翻譯了《給真正航天搭便車者的指南》、《我為何殺死了冥王星》、《量子生活》、《Cosmigraphics》等作品。

本文由AI自動翻譯。與韓語原文相比可能存在誤差。
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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