NASA從意想不到的視角捕捉到第三顆星際彗星

美國西南研究院（SwRI）牽頭研制的紫外光譜儀（UVS）日前借助美國宇航局（NASA）“歐羅巴快船”（Europa Clipper）探測器，對星際彗星3I/ATLAS進行了關鍵觀測，并從一個此前幾乎無法實現的獨特視角，完整記錄了這顆來自其他恒星系統的訪客及其雙尾結構。這是3I/ATLAS在今年7月被確認進入太陽系后，首次在地球與火星觀測都受限的時間段內，獲得的高價值遙測數據。

3I/ATLAS是迄今已確認的第三顆星際天體，它在今年7月被正式認定來自太陽系之外的恒星系統，隨后掠過太陽并飛離。搭載于“歐羅巴快船”上的UVS原本用于探測木星冰衛星歐羅巴稀薄大氣與冰殼表面的物質組成，卻在飛往目的地途中意外“順路”捕捉到這顆星際彗星，為科學家提供了一次難得的額外科學機會。歐羅巴快船于2024年發射，計劃于2030年抵達木星體系并對歐羅巴實施49次近距離飛掠，其紫外觀測能力專門用于識別氧、氫等原子及分子特征。

3I/ATLAS被發現后的數日內，NASA噴氣推進實驗室（JPL）的科學團隊迅速計算出其穿越太陽系的軌道，任務團隊隨即注意到，“歐羅巴快船”在2025年11月將處于一個極佳觀測位置。當時彗星在天空中接近太陽方向，使得地面望遠鏡受限嚴重，而火星附近的觀測窗口也已錯過最佳時機。“歐羅巴快船”則恰好處在太陽與彗星之間的幾何構型上，從一個罕見的“下游”方向回望彗星及其尾部，使其得以在其他平臺“看不到”的時間與角度接力觀測。

彗星通常擁有兩條特征性尾巴：一條為由塵埃組成的塵埃尾，大致沿著彗星繞太陽軌道的反向拖曳；另一條為指向遠離太陽方向的電離尾（離子尾）。“歐羅巴快船”此次從更靠近太陽的一側“逆向”回看，等于站在尾巴后方，沿尾流方向向內看向彗核及其周圍彗發（氣體云），從而獲得了雙尾從“下游”視角的罕見圖像與光譜數據。與此同時，歐洲航天局（ESA）的“木星冰衛星探測器”（JUICE）上同樣由SwRI參與的UVS儀器則提供了更常規的、朝向遠離太陽方向的觀測視角，兩艘探測器同步但視角互補的觀測，為重建彗星尾部幾何結構提供了難得的數據組合。

據介紹，“歐羅巴快船”UVS在觀測數據中清晰識別出氧、氫以及與塵埃相關的光譜特征，表明3I/ATLAS在通過近日點不久經歷了顯著增強的氣體和塵埃釋出活動，即所謂“劇烈逸散”階段。科學團隊認為，這些測量結果與此前在太陽附近的觀測證據相互印證，有助于更準確刻畫該星際彗星在接近太陽時的物理與化學演化過程。

研究人員指出，UVS尤其擅長測量原子和分子從基態躍遷到激發態等“基本躍遷”，因此能夠“看到”水分子在太陽輻射作用下被分解為氫原子和氧原子的過程。通過對這些原子發射特征的精細測量，科學家不僅可以推斷彗星釋放氣體的效率和速率，還能進一步追溯其物質組成與形成環境。團隊希望，結合地面望遠鏡、其他空間探測器以及本次“意外”獲得的獨特視角數據，能夠逐步回答這樣的問題：3I/ATLAS在其原始恒星系統中是如何形成的？那些化學與動力學過程是否與當前關于太陽系起源的主流理論相似？

任務團隊表示，本次觀測案例顯示，深空探測器在執行既定主任務飛行階段，仍然能在恰當的軌道條件下為類似星際訪客提供重要補充觀測，拓展任務科學回報。“歐羅巴快船”由JPL代表NASA科學任務理事會負責管理，并與位于美國馬里蘭州的約翰斯·霍普金斯大學應用物理實驗室（APL）等多家機構合作研制，未來將在探索歐羅巴是否具備生命潛力的同時，繼續為行星科學與星際天體研究提供寶貴數據。

編譯自/ScitechDaily