星际彗星如何揭示宇宙“正午”的秘密

引言

去年，一颗星际来客闯入太阳系，一度引发外星飞船的猜测。然而，NASA的详细观测证实它只是一颗彗星——3I/Atlas。这颗彗星迅速成为天文学家和天体物理学家关注的焦点，因为它可能携带来自遥远星系的古老信息。借助詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），NASA捕捉到了这颗星际旅行者的详细数据，包括其化学成分。东北大学物理学助理教授Jacqueline McCleary指出，这些发现相当于“外星化学”，揭示了一个形成于100至120亿年前的物体，那正是宇宙历史上一个仍充满谜团的时期——“宇宙正午”。

化学成分：来自寒冷星系的“重水”

NASA最令人惊讶的发现是3I/Atlas的化学组成。与太阳系中的彗星相比，这颗星际彗星所含的氘（一种质量是普通氢两倍的氢同位素）高出约30倍。McCleary解释说，这种化学特征表明其母星系极度寒冷。例如，彗星上由氧和氘组成的“重水”冰，而非普通水，意味着其母星系缺乏长期的热量来将物质重新加工成地球上常见的水。此外，彗星中检测到的微量碳-13（一种碳同位素）进一步证实了它的古老性。McCleary指出，随着恒星一代代形成和死亡，它们会留下越来越多的重金属（如碳-13）。一个星系中这些金属越多，说明它形成得越晚。而3I/Atlas来自一个金属含量极低的系统，表明它必然形成于恒星形成和死亡的许多周期之前。

宇宙正午：恒星诞生的高峰期

我们的太阳系形成于约45亿年前，在宇宙时间尺度上相对较晚。但NASA估计3I/Atlas可能形成于100至120亿年前，即宇宙历史上的“宇宙正午”时期。这一时期发生在大爆炸后20到30亿年，是宇宙中恒星形成的巅峰期。McCleary形容道，由于大量新生的极热恒星，宇宙变得“几乎像它所能达到的那样明亮”。近年来，借助JWST等强大工具，人们对这段宇宙历史的认识逐渐清晰，但仍有许多未知：第一批星系（更不用说行星）是如何形成的？为什么宇宙不再制造新的星系？研究3I/Atlas及其母星系的条件，开始为理解这一关键时期太阳系的形成提供线索。

对生命条件的启示

所有这些关于彗星古老起源和星际化学的新信息，也可能是理解地球之外生命条件独特性的重要一步。NASA戈达德太空飞行中心的天文化学家Martin Cordiner在公开声明中表示：“这是一个研究来自遥远星系的古老物体的独特机会，它可能比我们的太阳和太阳系更古老。一方面，我们直接洞察了那个遥远的时间和地点；另一方面，我们了解到自己的太阳系可能有多么不寻常。”这种“不寻常”体现在，人类已知宇宙中唯一形成生命的地方——地球——建立在水和碳、氧等金属的基础上。而3I/Atlas中这些物质的缺乏，可能表明地球上允许生命演化的化学条件在宇宙中并不常见。McCleary总结道：“如果连生命的基石——这些化学元素——都不多，那么很可能在100到120亿年前，至少在这颗彗星来自的地方，不会有太多生命。”

总结

星际彗星3I/Atlas的发现，不仅为研究宇宙正午时期的星系形成提供了直接样本，也促使我们反思地球生命条件的稀有性。随着JWST等望远镜的持续观测，更多关于早期宇宙和星际化学的谜题有望被解开。

原标题：How an interstellar comet sheds light on universe's 'cosmic noon'。 来源：phys.org。

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