一個名為 3I/ATLAS 的“太空目標”引起公眾熱議,更有一幫自媒體神秘兮兮地用一些模棱兩可的詞把它裝飾成“可能的非自然目標”。 11月19日(周三),美國航天局(NASA)發布了一批由多個航天器拍攝的 3I/ATLAS 的照片,多波段、多維度地展現了這一“星際訪客”的真實面貌。種種跡象表明,它的確是一顆彗星。
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NASA公布的部分航天器拍攝的 3I/ATLAS 彗星照片(來源:NASA)
3I/ATLAS 彗星是今年 7 月 1 日由位于智利的小行星撞擊地球末端警報系統(ATLAS) 發現的。它的軌道是一個開口巨大的雙曲線,并以超過 60km/s 的速度飛越 內太陽系。這是迄今人類發現的第三顆星際小天體。編號中的英文字母 I 表示星際間的(interstellar),3 表示第三顆。相比于前兩位—— 1I/'Oumuamua 和 2I/Borisov,3I/ATLAS 早早地就被發現了,這讓我們有更多更久的觀察機會。而且,它的軌道與黃道面比較接近,運動方向相反,因此有機會與地球、火星、木星等行星,以及運行在黃道面附近的行星際人造探測器有著不算太遠(小于 1 億公里)的“見面”機會。

3I/ATLAS 彗星被發現時的圖像拼接動畫(來源:ATLAS/University of Hawaii/NASA)
好不容易來了一顆星際彗星,天文學家可不會錯過這個千載難逢的機會。從 7 月至 11 月,阿特拉斯彗星與地球距離尚遠,角度不佳。沒關系,展示人類強大實力的時候到了!一時間,太空中的“千軍萬馬”被調動起來,紛紛轉向,對準了這位星際訪客。你猜有多少個空間望遠鏡或探測器觀測過 3I/ATLAS?14個!分別來自美國、歐洲、中國,它們是:
【太陽凝望者】
- 太陽和日球層探測器(SOHO)
- 日冕和日球層偏振儀(PUNCH)
- 太陽-地球關系天文臺(STEREO)
【火星守望者】
- “專家”號(又稱“馬文”號,MAVEN)
- “毅力”號(Perseverance)火星車
- 火星勘測軌道飛行器(MRO)
- 天問一號環繞器(TW-1)
- 痕量氣體軌道飛行器(TGO)
- 火星快車(Mars Express)
【小行星遠航者】
- “露西”號小行星探測器(Lucy)
- 靈神星探測器(Psyche)
【宇宙遙望者】
- “哈勃”空間望遠鏡(HST)
- “詹姆斯·韋布”空間望遠鏡(JWST)
- 天穹號(宇宙歷史、再電離時代及冰探測光譜儀)(SPHEREx)
7月至8月,3I/ATLAS 剛被發現后不久,“哈勃”和“詹姆斯·韋布”這兩個現役最頂尖的空間望遠鏡就對其進行了觀測,不僅探測到明確的彗尾結構,更是探明其揮發的二氧化碳與水的比例。3I/ATLAS 有著與太陽系“本土”彗星相似的物質成分,但比例有著巨大區別,但無法確定是原本生長環境所致,還是在星際飛行過程宇宙線輻射將水分子分解。這是第一次獲得如此高分辨率的系外彗星紅外光譜。與此同時,今年3月剛剛發射的 SPHEREx 也獲得了阿特拉斯彗星的影像。
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7月21日“哈勃”空間望遠鏡拍攝的 3I/ATLAS 彗星,當時它距離地球約 4.5 億公里(來源:NASA, ESA, David Jewitt (UCLA); Image Processing: Joseph DePasquale (STScI))
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8月6日“詹姆斯·韋布”空間望遠鏡拍攝的 3I/ATLAS 彗星紅外光譜,顯示出其二氧化碳與水的比例達到 8:1,比太陽系彗星通常比例高出數十倍(考慮與太陽相似距離)。(來源:NASA, ESA, David Jewitt (UCLA); Image Processing: Joseph DePasquale (STScI))![]()
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8月7日-8月15日 SPHEREx拍攝到的阿特拉斯彗星(來源:NASA)
10月初,3I阿特拉斯彗星從距離火星3000萬英里的地方掠過,能夠被調用的火星探測器都對其進行了觀測。MRO 拍攝到了這顆彗星最清晰的圖像之一,MAVEN 獲得了紫外圖像,這些圖像將幫助科學家了解這顆彗星的構成。持續環繞火星工作的。在火星表面游弋的“毅力”號火星車也捕捉到了它微弱的身影。,觀察到了 3I/ATLAS 的彗星結構。這也是第一次人類火星探測器集體觀測一個天空中飛速運動的目標。
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10月2日NASA火星勘測軌道飛行器(MRO)拍攝的阿特拉斯彗星(來源:NASA/JPL-Caltech/University of Arizona)
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10月3日“毅力”號火星車從火星表面使用桅桿上的Mastcam-Z相機拍攝彗星照片。只能通過后期增強后勉強看見彗星身影。“毅力”號原本就不是用來“看星星”的,這項任務對它而言有些勉為其難。(來源:NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS)
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“專家”號(又稱“馬文”號)原本就是監測火星大氣及其揮發物的衛星,使用其成像紫外光譜儀(IUS)清晰地呈現出彗星及其揮發的氫。“專家”號的光譜儀采用一種特殊模式,通過速度來區分不同來源的氫。最左側的暗點是彗星,中間較暗的發射線是行星際空間運動的太陽系的氫,右側較亮的發射線是來自火星的氫。彗星釋放的氫僅局限在天空中彗星所在的位置,這就是為什么它呈現出小而圓的形態,而非延展狀。(來源:NASA/Goddard/LASP/CU Boulder)

天問一號在10月3日捕捉到的彗星影像(來源:國家航天局)
10月中旬前后,從地球視角看,彗星運動到太陽后方,此時地面望遠鏡無法對其進行觀測。而關注太陽附近天空的太陽觀測衛星分隊順勢接過了接力棒。9月11日至10月2日期間,監測日地空間天氣的 STEREO-A星拍攝到了相關圖像;30歲的老兵 SOHO 則在10月15日至26日期間對這顆彗星進行了觀測;“新兵蛋子” PUNCH 的觀測展示了該彗星在9月20日至10月3日期間的彗尾。
9月11日至25日期間 STEREO-A 衛星上的可見光成像儀 H1 獲得的圖像經過疊加后,阿特拉斯彗星呈現出朦朧的形態。(來源:NASA/Lowell Observatory/Qicheng Zhang)

PUNCH 任務在9月28日至10月10日期間拍攝到的阿特拉斯彗星動態圖像,由每天多張照片疊加而成。期間一閃而過的亮點是火星。(來源:NASA/Southwest Research Institute)
此外,正在飛往各自目標途中的NASA的兩個小行星探測器“閑著也是閑著”,順便觀測到了阿特拉斯彗星。9月8日至9日,“靈神星”號探測器在 5300 萬公里的距離,8 小時內進行了 4 次觀測,這一組圖像幫助科學家們精確計算該彗星的運行軌跡。9月16日,“露西”號從 3.86 億公里外拍攝了一系列圖像。雖然距離很遠,但是將這些圖像疊加后,依然能看出彗發和彗尾,這也從一個側面反映出 Lucy 的 L’LORRI 相機優異的成像質量。
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“露西”號小行星探測器拍攝到的 3I/ATLAS 彗星(來源:NASA/Goddard/SwRI/JHU-APL)

9月8日至9日靈神星探測器捕捉到 3I/ATLAS 彗星運動軌跡,當時彗星距離探測器約5300萬公里(來源:NASA/JPL-Caltech/ASU)
經過這么一次集體觀測,你是不是和我一樣有一種感覺,原來人類在太空中有那么多各類“監控探頭”,即便真的有星際飛船到來,其行蹤也一定在我們的掌控之中。
參考資料
https://science.nasa.gov/solar-system/view-interstellar-comet-3i-atlas-through-nasas-multiple-lenses/
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