星际来客3I/ATLAS：韦布望远镜发现120亿年前的宇宙“化石”

2025年7月1日，一个暗淡的光点出现在智利安第斯山脉的夜空中。当时没人想到，这个被“小行星撞击地球最后预警系统”（ATLAS）捕捉到的光点，会成为人类历史上最激动人心的科学发现之一。

研究人员利用NASA詹姆斯·韦布空间望远镜上的近红外光谱仪（NIRSpec），在彗星3I/ATLAS远离太阳的过程中，测绘了其特定的化学成分。图源：NASA、ESA、CSA、STScI、Martin Cordiner（CUA，NASA-GSFC）；图像处理：Alyssa Pagan（STScI）

它被命名为3I/ATLAS，“3I”意味着它是人类确认的第三颗星际彗星，前两位分别是2017年的“奥陌陌”和2019年的“鲍里索夫”。但3I/ATLAS与它们截然不同：它的彗核直径约2.6公里，亮度远超前辈，为科学家提供了前所未有的研究机会。

2025年12月，当这颗彗星掠过太阳开始远离时，天文学家们抓住了千载难逢的时机。刚被太阳“唤醒”的古老冰体升华成明亮的气体彗发，正是观测的最佳窗口。NASA戈达德太空飞行中心的Martin Cordiner团队连续两天动用詹姆斯·韦布空间望远镜，采集了71分钟的珍贵数据。

韦布望远镜的近红外光谱仪（NIRSpec）将彗星发出的红外光拆解成几千条光谱，结果让所有人震惊。

“不是略有差异，而是截然不同。”Cordiner这样形容他的发现。

差异首先体现在氘（重氢）的含量上。3I/ATLAS的氘水平大约是太阳系彗星的30倍。氘是氢的同位素，常见于“半重水”中。如此高的重水比例，意味着这颗彗星诞生在一个极度寒冷的环境中，温度约为零下243摄氏度。

这些图表展示了星际彗星3I/ATLAS与太阳系原生彗星之间在成分上的显著差异。这些极为具体的数据有助于研究人员重建该彗星原始行星系统的面貌。制图：NASA、ESA、CSA、Martin Cordiner（CUA，NASA-GSFC）、Leah Hustak（STScI）

其次是碳同位素的异常。3I/ATLAS的碳-13含量极低，碳-12与碳-13的比例远高于太阳系天体。在宇宙中，碳-13是通过恒星演化慢慢累积的。太阳系形成于46亿年前，碳-13含量相对丰富；而3I/ATLAS几乎不含碳-13，说明它诞生于宇宙早期，那时还没有足够的恒星经历过生死轮回。

基于这两条独立的化学证据，研究团队在2026年6月22日的《自然》杂志上给出了答案：3I/ATLAS形成于100亿至120亿年前。

那是宇宙的 “宇宙正午”，恒星形成和星系活动最狂暴、最活跃的时期。当时，宇宙大爆炸才过去20亿年。

这意味着什么？这颗彗星比太阳系古老近三倍。当它已经存在了70多亿年时，太阳和地球才刚刚诞生。

“它比太阳系还要古老，是我们目前观测到的最古老的彗星。”新西兰坎特伯雷大学的Michele Bannister这样评价。

研究人员推测，3I/ATLAS诞生于银河系某个原始行星系统的极冷、致密的分子云中。在行星形成过程中，它被引力弹射出母系统，从此开始在银河系中漂流，可能已漂流了数十亿年。

德国于利希超级计算中心的Susanne Pfalzner指出：“即使性能顶尖的望远镜也无法直接观测古老恒星系统中彗星大小的天体。这些远道而来的星际天体，是证明这一阶段存在的唯一证据。”

另一项由爱丁堡大学Cyrielle Opitom领导的研究，利用欧洲南方天文台的甚大望远镜，从氰化物角度补充验证了韦布的发现。

“对我们科学家来说，发现这些稀有同位素令人着迷，但更大的图景是探索银河系其他地方存在前生命化学的可能性。”研究合作者、NASA戈达德的Stefanie Milam说。“到目前为止，浩瀚宇宙中我们知道生命起源的地方只有一个——我们的太阳系，我们的地球。对这些星际物体的分析，是了解宇宙中生命演化条件有多普遍（或罕见）的重要一步。”

3I/ATLAS目前正接近土星轨道，预计2029年飞掠冥王星轨道，2035年左右离开太阳系。它不会回来。但在它短暂的太阳系之旅中，它留下了一份来自120亿年前的礼物，让我们得以窥见宇宙年幼时的模样。

参考

[1]https://science.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-finds-clues-to-ancient-distant-origin-of-comet-3i-atlas/

[2]https://zenodo.org/records/20800335