你有没有想过，闯进太阳系的天外来客，能帮我们看懂一百多亿年前的银河系？人类目前找到的第三颗星际天体，就是那颗叫3I/ATLAS的彗星，去年7月被发现后就一直牵着全球天文学家的注意力，12月它已经开始往太阳系外跑了。最近天文学家公布了最新研究结果，直接实锤它的老家形成环境，比我们太阳系形成的时候冷太多，完全是另一个世界。
这次观测是去年11月初完成的，刚好是这颗彗星经过近日点之后没几天。天文学家用上了位于智利的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列，也就是天文圈鼎鼎大名的ALMA，那可是射电望远镜界的狠角色。借助这台设备，研究人员第一次在星际天体里成功探测到了氢同位素氘。
我们都知道普通水是两个氢原子加一个氧原子，普通氢原子只有一个带正电的质子。氘是氢的“变种”，每个原子多了一个不带电的中子，带氘的水就是常说的半重水，比普通水要重一些。氘本来就常出现在太阳系彗星的水和地球海洋里，只是含量没这么夸张。
本次研究的第一作者，密歇根大学天文学系的博士生路易斯说，3I/ATLAS彗星水里的氘丰度，比地球海洋里的高出40倍以上，比太阳系自己的彗星也高出30倍以上。这个数据一出来，直接就能帮我们推断这颗彗星老家的环境到底是什么样。氘的富集一般只会发生在星际空间冷分子云形成水的时候，这个时间点刚好和其他恒星周围行星系统形成的时间对得上。
路易斯直接给出了结论，这颗星际彗星诞生的行星系统，初始温度比太阳系形成的时候低得多。3I/ATLAS形成环境的温度不到30开尔文，换算过来就是零下243.14摄氏度，比太阳系能找到的绝大多数地方都要冷得多。
之前的研究早就给这颗彗星定过龄，它已经有110亿年的历史，太阳系和太阳才46亿岁，它比整个太阳系都要老一倍还多。路易斯说，彗星里封存的这些水，很大概率比它宿主恒星形成还要早很多，3I/ATLAS本身是后来从原行星盘里诞生的。原行星盘就是围绕恒星旋转的气体尘埃盘，也是所有行星出生的地方。
温度越高，化学反应越容易消耗掉氘的含量，能保留这么高的氘丰度，说明3I/ATLAS从出生开始就待在原行星盘的外缘，在那里待了几十亿年，才把这么高的氘含量存了下来。这个结论刚好和之前的观测结果对上，过去就发现这颗彗星的二氧化碳含量特别高，本来就是原行星盘外缘形成天体的典型特征。
这次能用ALMA观测真的特别关键，它有个其他很多望远镜比不了的优势，能以离太阳更近的角度指向观测目标。射电望远镜探测的是低能射电波，不像高能可见光或者热量探测，离太阳太近会烧坏韦布空间望远镜这类光学望远镜的零件，ALMA完全没这个顾虑。
天文学家观测的时候，彗星离太阳大概2.03亿公里，这个距离选得刚刚好。太阳的热量刚好能把彗星表面的冰升华成气体，满足可探测的条件。天文学家本来做好了探测普通水的准备，结果找了一圈都没发现符合探测灵敏度的信号。
路易斯说，这不代表3I/ATLAS就没有普通水，只是含量太低，现在的设备还测不出来。让整个研究团队惊掉下巴的是，普通水没找着，反而探测到了半重水。这反常的结果直接坐实了，3I/ATLAS真的是一个非同寻常的天外来客。
现在天文学家大概率没法确定3I/ATLAS具体来自哪一个行星系统，但这不代表这颗天体就没有研究价值。它就像宇宙送给人类的时间胶囊，带着其他行星系统形成环境的原生物质，这次我们终于能打开这个时间胶囊，一窥它起源时候的物理条件。这些信息还能帮我们搞懂，太阳系形成之前很久的银河系，到底是什么模样。
位于智利的薇拉·C·鲁宾天文台今年6月已经发布了第一批观测图像，接下来预计会越来越频繁地发现星际天体。到时候路易斯和他的同事就能搞清楚，3I/ATLAS这么高的半重水丰度到底是不是特例，其他类似的星际彗星是不是也有同样的氘富集特征。
没参与本次研究，但之前也研究过3I/ATLAS的行星天文学家卡雷塔博士说，现在研究这些星际彗星，我们真的只看到了冰山一角。整个学术界的认知都在跟着这些新发现快速更新，我们也在不断学习怎么提出新问题，怎么理解那些超出过往认知的结果。
卡雷塔说，彗星里的氘含量就像天生的指纹，能直接反映出彗星诞生时候的原始状态，也能帮我们还原一百多亿年前银河系的样子。那时候银河系的金属含量比现在低得多，整个银河系慢慢变老，不同时期形成的彗星种类不一样，能孕育出来的行星种类也不一样。
这些星际彗星最迷人的地方从来都不是它本身长什么样、是什么来头，而是它能带着我们回溯时间，帮我们弄清楚，太阳系外其他行星系统的行星，到底是不是和我们太阳系的行星相似。这次的发现相当于给人类打开了一扇全新的窗，让我们能直接触摸到太阳系外行星形成的原始样本。
参考资料：新华网 天文学家：星际天体3I/ATLAS源自比太阳系寒冷得多的地方
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