美國宇航局的尼爾·蓋瑞爾斯·斯威夫特天文臺(tái)首次追蹤到一顆存在水分流失現(xiàn)象的星際彗星，這顆彗星不斷靠近太陽并圍繞其旋轉(zhuǎn)。這顆名為2I/鮑里索夫的天體在2019年末穿越了太陽系。

“鮑里索夫既不屬于太陽系中的任何一類彗星，也未在這些彗星中脫穎而出?！碑厴I(yè)于香港大學(xué)和阿拉巴馬州奧本大學(xué)并且主導(dǎo)這項(xiàng)研究的刑澤熙說道，“有很多彗星因?yàn)樗鼈冏陨淼闹辽僖粋€(gè)特質(zhì)而為世人所知”。

彗星是混合著塵埃的、由一叢叢冰凍氣體所構(gòu)成的星體，也因此常常被稱為“臟臟的小雪球”?？茖W(xué)家估計(jì)數(shù)千億的彗星可能會(huì)圍繞太陽運(yùn)行。然而，基于鮑里索夫的運(yùn)行速度和計(jì)算的路徑，這顆彗星必然來自太陽系以外。

業(yè)余天文學(xué)家根納季·鮑里索夫于8月30日，在這顆彗星的軌道距離太陽最近的四個(gè)月之前發(fā)現(xiàn)了它。早期的彗星識(shí)別給促使空間地面相結(jié)合的天文臺(tái)投入更多時(shí)間，對其進(jìn)行后續(xù)更為細(xì)致的研究。今年10月，科學(xué)家利用位于新墨西哥州的阿帕奇點(diǎn)天文臺(tái)，首次檢測到彗星上有水的跡象。在接下來的幾個(gè)月里，美國宇航局的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡捕捉到鮑里索夫彗星以每小時(shí)約100,000英里（161000千米）的速度前進(jìn)的照片。

隨著彗星不斷地靠近太陽，其表面諸如二氧化碳等冰凍物質(zhì)變熱并轉(zhuǎn)化為氣體；當(dāng)彗星距離太陽的距離小于230000萬英里（370000千米）時(shí)，水就會(huì)蒸發(fā)。邢教授和她的同事證實(shí)了鮑里索夫彗星上存在水，并且用紫外線測量了它曾經(jīng)的漲落。

當(dāng)太陽光將水分子分解后，其中一部分就是由一個(gè)氧原子和一個(gè)氫原子構(gòu)成的羥基。斯威夫特天文臺(tái)利用紫外線/光學(xué)望遠(yuǎn)鏡（UVOT）探測羥基發(fā)出的紫外光的紋路。從9月份到次年2月份，邢教授的團(tuán)隊(duì)用斯威夫特天文臺(tái)對鮑里索夫彗星進(jìn)行了6次觀測。他們發(fā)現(xiàn)羥基——也就是水的總量在11月1日至12月1日這段時(shí)間中增加了50%，而這段時(shí)間也是鮑里索夫還行距離太陽最近的7天。

鮑里索夫彗星在最活躍的時(shí)候，每秒能釋放8加侖（30升）水，這足以在10秒內(nèi)裝滿一個(gè)浴缸。鮑里索夫彗星在穿越太陽系的旅途中失去了約6100萬加侖（23000萬升）的水，這些水能夠填滿將近92個(gè)奧運(yùn)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)大小的泳池。隨著鮑里索夫彗星遠(yuǎn)離太陽，它的流失量有所下降，這比其他很多彗星表現(xiàn)得更為迅速和明顯。邢教授說這個(gè)現(xiàn)象是由地表侵蝕、轉(zhuǎn)動(dòng)方向變化、甚至是分裂等諸多因素造成的。實(shí)際上，哈勃和其他天文臺(tái)的數(shù)據(jù)就顯示該彗星的大塊碎片在3月底脫落。

合著者、奧本大學(xué)物理學(xué)的副教授丹尼斯·博得維斯說：“我們真的很高興斯威夫特天文臺(tái)反應(yīng)之迅速以及紫外線捕捉水紋的頻率之快”，“對于彗星，我們將其他檢測到的分子數(shù)量與水?dāng)?shù)量的比例展示出來，這為其他觀測提供了一個(gè)非常重要的背景?！?/p>

不過，鮑里索夫彗星與太陽系中的彗星還是有一些相似特征。當(dāng)鮑里索夫彗星接近太陽時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生大量水，而這一點(diǎn)是與其他觀測物明顯相似的。邢教授和她的團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，鮑里索夫化學(xué)物質(zhì)庫中其他分子以及它們的豐富程度，與太陽系中土生土長的彗星相似。例如，對于羥基和氰（一種由碳和氮元素構(gòu)成的化合物）而言，鮑里索夫產(chǎn)生了少量的由兩個(gè)碳原子組成的雙原子碳，以及由氨衍生出的胺基分子。太陽系中大約25%至30%的彗星都有這一特征。

但是鮑里索夫彗星這些綜合在一起的特征放在任何已知的彗星種類中都是找不到的。所以科學(xué)家們在思考這對于其他星系中彗星研究發(fā)展有何種意義。

邢教授團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果于2020年4月27日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志通訊》上，同時(shí)也在網(wǎng)上公開。

斯威夫特是為了研究伽馬射線爆發(fā)而開發(fā)出來的，伽馬射線的爆發(fā)在宇宙中最耀眼。但是在過去的十多年中，博得維斯就已經(jīng)用它了解了更多關(guān)于彗星穿越太陽系的信息。絕大部分紫外線在到達(dá)地球表面之前就會(huì)被大氣層吸收，所以科學(xué)家們必須從太空中找到羥基的特征。由于斯威夫特具有靈活的觀察方式和迅速的反應(yīng)，所以它可以對有趣的新目標(biāo)進(jìn)行長期檢測。對鮑里索夫彗星的前5次觀察，是通過天文臺(tái)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡在12小時(shí)內(nèi)拍攝的快照完成；最后一次觀測是在24小時(shí)內(nèi)拍攝的一系列圖像。

斯威夫特天文臺(tái)的首席研究員S·布拉德利·森科在馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心說，“這個(gè)團(tuán)隊(duì)在建造它的時(shí)候，從未想到這項(xiàng)任務(wù)會(huì)對我們了解行星科學(xué)會(huì)有這么大貢獻(xiàn)。”“但這是一個(gè)很好的例子，它表現(xiàn)了人們利用自身的創(chuàng)造性及現(xiàn)有能力，去研究一些意想不到、令人興奮的科學(xué)內(nèi)容。

戈達(dá)德與位于大學(xué)公園的賓夕法尼亞州立大學(xué)、位于新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室以及位于弗吉尼亞州杜勒斯的諾斯羅普·格魯曼創(chuàng)新體系公司共同合作管理斯威夫特天文臺(tái)。其他一些合作伙伴還包括英國的萊斯特大學(xué)和穆拉德空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、布雷拉天文臺(tái)和意大利航天局。

BY: Jeanette Kazmierczak

FY: 髙雲(yún)

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