美國(guó)西南研究院（SwRI）牽頭研制的紫外光譜儀（UVS）日前借助美國(guó)宇航局（NASA）“歐羅巴快船”（Europa Clipper）探測(cè)器，對(duì)星際彗星3I/ATLAS進(jìn)行了關(guān)鍵觀測(cè)，并從一個(gè)此前幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)的獨(dú)特視角，完整記錄了這顆來(lái)自其他恒星系統(tǒng)的訪客及其雙尾結(jié)構(gòu)。這是3I/ATLAS在今年7月被確認(rèn)進(jìn)入太陽(yáng)系后，首次在地球與火星觀測(cè)都受限的時(shí)間段內(nèi)，獲得的高價(jià)值遙測(cè)數(shù)據(jù)。

3I/ATLAS是迄今已確認(rèn)的第三顆星際天體，它在今年7月被正式認(rèn)定來(lái)自太陽(yáng)系之外的恒星系統(tǒng)，隨后掠過(guò)太陽(yáng)并飛離。搭載于“歐羅巴快船”上的UVS原本用于探測(cè)木星冰衛(wèi)星歐羅巴稀薄大氣與冰殼表面的物質(zhì)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(xué)家提供了一次難得的額外科學(xué)機(jī)會(huì)。歐羅巴快船于2024年發(fā)射，計(jì)劃于2030年抵達(dá)木星體系并對(duì)歐羅巴實(shí)施49次近距離飛掠，其紫外觀測(cè)能力專門用于識(shí)別氧、氫等原子及分子特征。

3I/ATLAS被發(fā)現(xiàn)后的數(shù)日內(nèi)，NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）的科學(xué)團(tuán)隊(duì)迅速計(jì)算出其穿越太陽(yáng)系的軌道，任務(wù)團(tuán)隊(duì)隨即注意到，“歐羅巴快船”在2025年11月將處于一個(gè)極佳觀測(cè)位置。當(dāng)時(shí)彗星在天空中接近太陽(yáng)方向，使得地面望遠(yuǎn)鏡受限嚴(yán)重，而火星附近的觀測(cè)窗口也已錯(cuò)過(guò)最佳時(shí)機(jī)?！皻W羅巴快船”則恰好處在太陽(yáng)與彗星之間的幾何構(gòu)型上，從一個(gè)罕見的“下游”方向回望彗星及其尾部，使其得以在其他平臺(tái)“看不到”的時(shí)間與角度接力觀測(cè)。

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(yáng)軌道的反向拖曳；另一條為指向遠(yuǎn)離太陽(yáng)方向的電離尾（離子尾）。“歐羅巴快船”此次從更靠近太陽(yáng)的一側(cè)“逆向”回看，等于站在尾巴后方，沿尾流方向向內(nèi)看向彗核及其周圍彗發(fā)（氣體云），從而獲得了雙尾從“下游”視角的罕見圖像與光譜數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，歐洲航天局（ESA）的“木星冰衛(wèi)星探測(cè)器”（JUICE）上同樣由SwRI參與的UVS儀器則提供了更常規(guī)的、朝向遠(yuǎn)離太陽(yáng)方向的觀測(cè)視角，兩艘探測(cè)器同步但視角互補(bǔ)的觀測(cè)，為重建彗星尾部幾何結(jié)構(gòu)提供了難得的數(shù)據(jù)組合。

據(jù)介紹，“歐羅巴快船”UVS在觀測(cè)數(shù)據(jù)中清晰識(shí)別出氧、氫以及與塵埃相關(guān)的光譜特征，表明3I/ATLAS在通過(guò)近日點(diǎn)不久經(jīng)歷了顯著增強(qiáng)的氣體和塵埃釋出活動(dòng)，即所謂“劇烈逸散”階段。科學(xué)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這些測(cè)量結(jié)果與此前在太陽(yáng)附近的觀測(cè)證據(jù)相互印證，有助于更準(zhǔn)確刻畫該星際彗星在接近太陽(yáng)時(shí)的物理與化學(xué)演化過(guò)程。

研究人員指出，UVS尤其擅長(zhǎng)測(cè)量原子和分子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)等“基本躍遷”，因此能夠“看到”水分子在太陽(yáng)輻射作用下被分解為氫原子和氧原子的過(guò)程。通過(guò)對(duì)這些原子發(fā)射特征的精細(xì)測(cè)量，科學(xué)家不僅可以推斷彗星釋放氣體的效率和速率，還能進(jìn)一步追溯其物質(zhì)組成與形成環(huán)境。團(tuán)隊(duì)希望，結(jié)合地面望遠(yuǎn)鏡、其他空間探測(cè)器以及本次“意外”獲得的獨(dú)特視角數(shù)據(jù)，能夠逐步回答這樣的問(wèn)題：3I/ATLAS在其原始恒星系統(tǒng)中是如何形成的？那些化學(xué)與動(dòng)力學(xué)過(guò)程是否與當(dāng)前關(guān)于太陽(yáng)系起源的主流理論相似？

任務(wù)團(tuán)隊(duì)表示，本次觀測(cè)案例顯示，深空探測(cè)器在執(zhí)行既定主任務(wù)飛行階段，仍然能在恰當(dāng)?shù)能壍罈l件下為類似星際訪客提供重要補(bǔ)充觀測(cè)，拓展任務(wù)科學(xué)回報(bào)?！皻W羅巴快船”由JPL代表NASA科學(xué)任務(wù)理事會(huì)負(fù)責(zé)管理，并與位于美國(guó)馬里蘭州的約翰斯·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室（APL）等多家機(jī)構(gòu)合作研制，未來(lái)將在探索歐羅巴是否具備生命潛力的同時(shí)，繼續(xù)為行星科學(xué)與星際天體研究提供寶貴數(shù)據(jù)。

編譯自/ScitechDaily