在太陽系內(nèi)外的彗星大氣層中發(fā)現(xiàn)的金屬讓科學家們感到驚訝

在太陽系內(nèi)外的彗星冰冷的大氣層中竟然存在鐵鎳等金屬蒸氣。

一項研究表明，在第一顆已知的造訪太陽系的星際彗星冰冷的大氣中人們驚訝地中發(fā)現(xiàn)了金屬原子。

天文學家也在太陽系中局部彗星周圍的寒冷的星環(huán)中探測到了金屬，這表明太陽系的彗星和星際彗星可能有相似的起源，研究人員補充道。

彗星，是由行星形成時留下的塵埃和冰組成的，可能為早期行星系統(tǒng)的化學成分提供關(guān)鍵線索?？茖W家們經(jīng)常通過檢查環(huán)繞在彗星中心周圍的氣體云和塵埃云，也就是彗發(fā)，來推斷彗星的組成。

此圖為彗星 C/2016 R2 (PANSTARRS) 的照片，由 ESO'的SPECULOOS望遠鏡拍攝于智利拉納爾天文臺(圖片來源: ESO/SPECULOOS Team/E. Jehin)

科學家們通常不會在彗星的彗星中探測到鎳等金屬，因為彗星的表面通常太冷，金屬無法蒸發(fā)。這一規(guī)則的例外情況是當彗星接近或沖向恒星時，這時溫度很容易超過鎳蒸氣形成所需的溫度，也即800華氏度（425攝氏度）。

現(xiàn)如今科學家們已經(jīng)在已知的第一顆星際彗星2I/鮑里索夫的彗發(fā)中發(fā)現(xiàn)了鎳原子。2019年首次被發(fā)現(xiàn)，2I/鮑里索夫的速度和軌跡顯示它是一顆來自星際空間的“流氓”彗星，這使它成為第一個已知的星際彗星，也是繼煎餅狀巖石1I/Oumuuma之后的第二個已知的星際訪問者。

這一發(fā)現(xiàn)出人意料——當天文學家一月份在智利使用超大望遠鏡首次看到這些鎳原子時，2I/鮑里索夫離太陽很遠，估計溫度為零下135華氏度（零下93度）。他們出版的《自然》雜志上詳細介紹了他們的發(fā)現(xiàn)。

利用彗星C/2016R2（泛星）的光譜，疊加在用透視望遠鏡拍攝的彗星的真實圖像上，說明了在彗星模糊的大氣中存在重金屬鐵(Fe)和鎳(Ni)。光譜中的白色峰代表不同的元素，鐵和鎳的白色峰分別用藍色和橙色的破折號表示。(圖片來源：ESO/L。Calcada/SPECULOOS 團隊/E.Jehin，Manfroid等)

同樣，在《自然》雜志上發(fā)表的一項獨立研究中，天文學家在大約20顆許多不同類型的太陽系彗星的寒冷彗發(fā)中發(fā)現(xiàn)了氣態(tài)的鎳和鐵。他們用超大望遠鏡探測到的這些金屬的光波長清晰可見，混雜在彗中其他分子的光譜中。

與彗星每秒產(chǎn)生220磅（100公斤）水相比，這些彗星釋放的鐵和鎳的量很小——只有每秒1克。巧合的是，這些彗星每秒產(chǎn)生的鎳含量幾乎與美國5美分硬幣的鎳含量完全相同。

列日大學的研究人員、這項研究的合著者達米恩·哈塞梅克斯在一份聲明中說：“通常鐵的含量是鎳的10倍，而這些彗星大氣中，我們發(fā)現(xiàn)這兩種元素的數(shù)量大約相同?！拔覀兊贸龅慕Y(jié)論是，它們可能來自彗星核表面的一種特殊物質(zhì)，在相當?shù)偷臏囟认律A，以大致相同的比例釋放出鐵和鎳。”

在星際彗星2I/鮑里索夫的模糊大氣中探測到鎳(Ni)，右下角彗星的光譜疊加在2019年ESO超大望遠鏡拍攝的彗星的真實圖像上。鎳的線條用橙色的破折號表示。(圖片來源：ESO/L。Calcada/O.海納特，P.Guzik和M.Drahus)

至于在過去的20年里天文學家為何忽略了這些彗星大氣中光譜清晰可見的金屬原子，Piotr Guzik，合作撰寫關(guān)于2I/鮑里索夫的研究的波蘭克拉科夫天文學家告訴我：“可能，直到現(xiàn)在，沒有一個曾經(jīng)看到過這些鎳或鐵的光譜信號的觀察者相信氣態(tài)金屬可能出現(xiàn)在這樣一個寒冷的環(huán)境中，所以他們便沒有進一步分析?！?/p>

目前還不清楚這些彗星是如何在如此寒冷的溫度下產(chǎn)生金屬的。一種可能性是，來自太陽的強烈紫外線分解了彗星中的含鎳分子。

總而言之， Guzik說：“即使是鎳這樣的微小成分也共同存在于星際彗星鮑里索夫和太陽系中觀測到的彗星中，這一事實表明，它們誕生的時間和地點是相似的?！?/p>

BY:Charles Q. Choi

FY: Faleesha

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