“天外來客”奧陌陌真的是外星飛行器？科學(xué)家提出了最新答案

奧陌陌是外星飛船嗎？科學(xué)家提出了最新答案

包括NASA哈勃空間望遠鏡（Hubble Space Telescope）在內(nèi)的天文臺發(fā)現(xiàn)，奧陌陌有著奇怪的非引力加速度，這可能來自彗星狀氣體射流。視頻來源：NASA’s Goddard Space Flight Center/Katrina Jackson字幕制作：哇喳

太空中的奇怪訪客

2017年，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一顆神秘的小天體，它以彈弓般的軌跡繞過太陽，穿過太陽系內(nèi)部，然后飛出到星際空間。這是第一顆來自太陽系外的訪客，形狀奇特，介于雪茄狀和煎餅狀之間，天文學(xué)家將其命名為奧陌陌（'Oumuamua，正式名稱為1I/2017 U1），在夏威夷語中表示“第一個遠方的使者”。

奧陌陌有著不同于任何已知小行星或彗星的特征：它沒有像大多數(shù)彗星一樣的彗發(fā)或彗尾，尺寸上非常之小，更像是一顆小行星；但當它加速逃離太陽飛入星際空間時，又與所有的預(yù)期相反，有著非引力加速度。

這導(dǎo)致有一部分人懷疑，奧陌陌可能是一艘外星飛船。

那次短暫的飛越只給研究人員留下了短短幾周的時間來研究這一神秘的天體，在永遠消失之前，奧陌陌留給我們了更多謎題。即使在被發(fā)現(xiàn)五年多之后，研究人員仍然在努力理解他們設(shè)法獲取的極少數(shù)觀測結(jié)果。

這張組合圖像展示了星際天體奧陌陌。當望遠鏡追蹤這顆移動的神秘天體時，它被模糊的暗星軌跡所包圍。圖片來源： ESO/K. Meech et al.

奧陌陌究竟是由什么構(gòu)成的？是什么力量在將它加速向外推？它是彗星、小行星，還是真如一些人所說的那樣是由光帆驅(qū)動的外星飛船？這些問題引發(fā)了科學(xué)家和公眾的無限猜測與想象。

現(xiàn)在，在2023年3月22日發(fā)表于《自然》（Nature）雜志上的一篇論文中，美國加州大學(xué)伯克利分校（University of California, Berkeley）的一名天體化學(xué)家和康奈爾大學(xué)（Cornell University）的一名天文學(xué)家認為，奧陌陌偏離太陽周圍的神秘雙曲線軌跡可以通過一種簡單的物理機制來解釋。

這種機制可能在許多冰冷的彗星中都很常見，那就是隨著彗星在太陽光下溫度升高，固態(tài)氫變成了氣態(tài)，氣體的釋放則推動了彗星加速運行。如果這一假設(shè)屬實，它將加強這樣一種論點，即奧陌陌不是某種極其奇怪又獨一無二的天體，當然也不是一個廢棄的外星飛船，而是一個自然的類彗星體。

太小，太遠，太神秘

與太陽系中所有被研究得較為徹底的彗星不同，奧陌陌實在太小了，以至于氫氣從冰中被釋放并噴射出來時，產(chǎn)生的微小推力會略微改變它繞太陽的引力偏轉(zhuǎn)。

大多數(shù)彗星本質(zhì)上都是“臟雪球”，從太陽系的外部區(qū)域周期性地接近太陽。當受到陽光加熱時，彗星會噴出水和其他分子，產(chǎn)生明亮的彗發(fā)，通常還會拖拽一條由氣體和塵埃組成的彗尾。噴出的氣體就像航天器上的推進器一樣，會給彗星一個微小的推力，讓它的軌道略微偏離其他太陽系天體所擁有的橢圓軌道，例如小行星和行星的軌道。

奧陌陌的藝術(shù)概念圖。高達10:1的長寬比不同于我們在太陽系中看到的任何天體。圖片來源：ESO/M. Kornmesser

當奧陌陌被發(fā)現(xiàn)時，它沒有彗發(fā)或彗尾，且太小、距離太陽太遠，以至于無法釋放足夠的水，這導(dǎo)致天文學(xué)家一直在猜測它的組成和受外力推動的可能性。它是一塊會噴出氫氣的固體氫冰嗎？還是一顆被太陽光壓力推動著前進的一大片蓬松“雪花”？

最普通的解釋

加州大學(xué)伯克利分?；瘜W(xué)助理教授詹妮弗·伯格納（Jennifer Bergner）認為，可能有一個更簡單的解釋。她和康奈爾大學(xué)的同事達里爾·塞利格曼（Darryl Seligman）一起研究了這個問題，塞利格曼現(xiàn)在是康奈爾大學(xué)美國國家科學(xué)基金會博士后研究員。

“彗星在穿越星際介質(zhì)時，基本上會受到宇宙輻射的烘烤，產(chǎn)生分子氫。我們的想法是：如果這種情況發(fā)生了，這些氫氣能否被存儲在彗星內(nèi)部，在彗星進入太陽系、溫度升高時，再將這些氫氣釋放出來？”伯格納說，“這樣是否能夠量化地產(chǎn)生所需的推力，來解釋非引力加速？”

伯格納一直在研究寒冷真空中冰冷巖石上的化學(xué)反應(yīng)。她發(fā)現(xiàn)20世紀70年代、80年代和90年代發(fā)表的實驗研究表明，當冰被類似于宇宙射線的高能粒子擊中時，會產(chǎn)生大量的分子氫，且這些分子氫會被封在冰中；宇宙射線可以穿透數(shù)十米厚的冰，將四分之一或更多的水轉(zhuǎn)化為氫氣。

對于長度幾千米的彗星，氫氣的釋放源相對于整個彗星來說體積太小，所以很難檢測到相應(yīng)的組成和加速度變化。但奧陌陌實在太小了，伯格納和塞利格曼認為，氫氣的釋放實際上產(chǎn)生了足夠的推力來驅(qū)動它的加速。

這顆略帶紅色的天體尺寸大約只有115×111×19米，由于它太小、距離太遠，望遠鏡無法分辨，天文學(xué)家目前只能確認它的相對尺寸。迄今為止，我們在太陽系中觀測到的所有彗星，尺寸都在1千米到幾百千米之間，無論是來自柯伊伯帶（Kuiper belt）的短周期彗星還是來自更遙遠的奧爾特云（Oort cloud）的長周期彗星。

這段動畫展示了奧陌陌穿過內(nèi)太陽系時的軌跡。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

塞利格曼表示這正是星際彗星應(yīng)該發(fā)生的事情：“我們之前所有這些愚蠢的想法，比如固體氫冰和其他有關(guān)外星文明的瘋狂猜測，而真相或許只是最普通的解釋?！?/p>

來自遠方的信使

45億年前，太陽系形成之初產(chǎn)生了許多的冰巖石，也就是太陽系中的彗星，它們保留了太陽系演化階段的信息，研究它們是一種回顧太陽系早期形成階段的方式。

遙遠的行星系統(tǒng)似乎也存在彗星，許多彗星可能因受到系統(tǒng)中其他天體的引力作用而被拋射出來，在太陽系歷史上也曾發(fā)生過。一些流浪的星際彗星會在偶然間進入我們的太陽系，為我們帶來更多關(guān)于太陽系外的行星的信息。

過去，天文學(xué)家發(fā)表了許多關(guān)于我們無法觀測到任何星際彗星的論文。然后，奧陌陌出現(xiàn)了。

奧陌陌實在太小了，即使在最大的望遠鏡中，也只能顯示為一個光點。但我們知道它一定是一個高度拉長的物體，因為它的亮度在每七到八小時的時間段內(nèi)變化很大。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

2017年10月19日，在美國夏威夷州的毛伊島上，使用夏威夷大學(xué)馬諾阿分校（University of Hawaii in Manoa）天文研究所（Institute for Astronomy）的泛星計劃望遠鏡（Pan-STARRS1 telescope），天文學(xué)家首次觀測到了他們認為是一種彗星或小行星的神秘天體。當他們發(fā)現(xiàn)到這個天體傾斜的軌道和較高速度（每秒87千米）時，他們意識到它來自太陽系外部，并給它取名奧陌陌。

奧陌陌是除了塵埃粒子之外在太陽系中觀測到的第一個星際天體。第二個是2I/Borisov，于2019年發(fā)現(xiàn)，但它看起來和行為上都更像是一顆典型的彗星。

隨著越來越多的望遠鏡聚焦于奧陌陌，天文學(xué)家繪制出了它的軌道，并確定它已經(jīng)飛越過了太陽，正在朝著太陽系外飛行。

如何加速？

塞利格曼表示：“我們從來沒有在太陽系中看到過沒有彗發(fā)的彗星。因此，奧陌陌的非引力加速度的確很奇怪?！边@引發(fā)了一系列關(guān)于彗星中可能含有的能導(dǎo)致加速的揮發(fā)性分子的猜測。塞利格曼本人曾發(fā)表一篇論文，認為如果彗星由固態(tài)氫（氫冰山）組成，它會在太陽的加熱作用下釋放足夠的氫氣，從而解釋奇怪的加速度。在適當?shù)臈l件下，由固態(tài)氮或固態(tài)一氧化碳組成的彗星也能釋放出足夠的氣體來影響彗星軌道。

“奧陌陌與標準的星際彗星一致，只不過經(jīng)歷了更多的變化?！安窦{說，“我們運行的模型與我們在太陽系中從彗星和小行星中看到的一致。因此，你可以從看起來像彗星的東西開始，讓這種情況發(fā)生?！眾W陌陌在最開始時可能是一顆普通的圍繞著附近恒星的富水彗星，當它穿越星際介質(zhì)時，接收到了宇宙線的“洗禮”，形成了氫。然后，當它進入太陽系并且被加熱時，氫氣被釋放出來，產(chǎn)生了觀測到的異常加速度。

這一想法也解釋了缺乏塵埃彗發(fā)的現(xiàn)象。

“即使冰矩陣中含有塵埃，由于冰沒有升華而是重新排列，然后讓氫氣釋放。因此，塵埃甚至不會跑出來?！比衤f。

而一個固態(tài)氫天體，又如何能在星際空間中存活大約一億年？持懷疑態(tài)度的天文學(xué)家表示，鑒于我們對奧陌陌的知識存在無法消除的差距，這種新理論可能永遠不會被完全接受。夏威夷大學(xué)的天文學(xué)家卡倫·米奇（Karen Meech）說：“這是一個好主意，我只是不知道它是否能被證明?！彼龥]有參與這項新研究。

米奇還指出，這篇新論文并沒有解釋奧陌陌奇怪的形狀，這一點伯格納也同意，但塞利格曼的先前研究表明，如果存在圓形或盤狀的固態(tài)氫冰，它們可以被宇宙射線侵蝕成橢圓形。

“黑暗”彗星

自2017年以來，塞利格曼、伯格納和他們的同事已經(jīng)確定了另外六顆沒能觀測到彗發(fā)的小天體，它們同樣具有很小的非引力加速度，這表明這樣的“黑暗”彗星（dark comet）很常見。這些黑暗彗星中的一個，1998 KY26，是日本“隼鳥2號”（Hayabusa2）任務(wù)的下一個目標，它在2022年12月份被認為是一顆“黑暗”彗星。

至于奧陌陌本身，伯格納認為，隨著這個冰冷的闖入者的消失，我們沒有辦法驗證這項（或任何其他）新研究結(jié)果的真實性。