2017年，一颗被称为“奥陌陌”的神秘彗星激发了科学家和公众的想象力。这是我们所知的太阳系外的第一个访客——而且它显然很奇怪:它没有像大多数彗星那样明亮的彗发或尘埃尾，它的形状奇特，它的小尺寸更适合小行星而不是彗星。

但事实上，它正以一种天文学家无法解释的方式加速远离太阳，这让科学家们感到困惑，一些人认为它是一艘外星飞船。

现在，芝加哥大学天体物理学家的一项新研究认为，这颗彗星的神秘行为可以用一种简单的物理机制来解释，这种机制在许多冰冷的彗星中很常见:彗星在阳光下加热时释放出氢气。

“对于这种行为，有很多奇异的理论，但有了这个模型，我们可以用一般的物理和化学来解释它，”该研究的主要作者詹妮弗·伯格纳(Jennifer Bergner)说，她当时是芝加哥大学的博士后研究员，现在是加州大学伯克利分校的化学助理教授。“作为一名科学家，你总是在寻找最简单的解释，所以看到所有的碎片都井然有序，这是非常令人满意的。”

来自远方的信使

2017年10月19日，在毛伊岛，天文学家发现了他们认为是彗星或小行星的东西。当他们意识到它倾斜的轨道和高速意味着它来自太阳系外时，他们给它起了个名字1I/ ' Oumuamua(发音为oh MOO-uh MOO-uh)，这是夏威夷语，意思是“来自远方的信使首先到达”。这是我们在太阳系中发现的第一个除尘埃颗粒外的星际物体。

随着越来越多的望远镜聚焦在“奥陌陌”上，天文学家们能够绘制出它的轨道图，并确定它已经绕着太阳旋转，正驶出太阳系。

因为“Oumuamua”的亮度周期性地变化，而且变化不对称，所以它被认为是高度拉长的，并且从头到尾翻滚。天文学家还注意到它在远离太阳的地方有轻微的加速度，比小行星的加速度更大，更有彗星的特征。

这一切对天文学家来说都非常奇怪。大多数彗星本质上是肮脏的雪球，它们周期性地从太阳系的外围靠近太阳。当被阳光加热时，彗星会喷出水和其他分子，在周围产生明亮的光环，通常是气体和尘埃的尾部。喷出的气体就像宇宙飞船上的推进器一样，给彗星一个微小的推力，使它的轨道略微偏离其他天体(如小行星和行星)典型的椭圆轨道。

但当“Oumuamua”被发现时，它没有尾巴，体积太小，距离太阳太远，无法捕捉到足够的能量来喷射大量的水，这导致天文学家疯狂猜测它的组成以及是什么将它向外推。是氢冰山吗?一个大而蓬松的雪花被太阳的光压推动?外星文明创造的光帆或宇宙飞船?

然而，伯格纳研究的是在太空寒冷真空中发生在冰冷岩石上的化学反应。她认为可能有一个更简单的解释，并决定与星际物体专家Darryl Seligman一起进行测试，Darryl Seligman当时是芝加哥大学的博士后，现在是康奈尔大学的国家科学基金会博士后。

也许，他们想知道，它奇怪的加速度实际上来自氢。 

伯格纳解释说:“一颗穿越星际介质的彗星基本上会被宇宙辐射烤熟，结果形成氢。”“我们的想法是:如果这种情况真的发生了，你能不能把它困在体内，这样当它进入太阳系并被加热时，它就会释放出氢气?”

如果是这样的话，也许氢气释放所产生的力可以解释“奥陌陌”的奇怪运动。

伯格纳在查阅文献时发现，20世纪70年代、80年代和90年代发表的实验研究表明，当冰受到类似宇宙射线的高能粒子撞击时，氢会大量产生，并被困在冰中。事实上，宇宙射线可以穿透几十米深的冰，将四分之一或更多的水转化为氢气。

科学家们说，通常情况下，彗星很大，氢不会真正影响它们的运动。但对于微小的“奥陌陌”来说并非如此。

她说:“对于一颗直径几公里的彗星来说，相对于物体的体积，气体的释放将来自一个非常薄的外壳，所以无论是在成分上还是在任何加速度方面，你都不一定会期望这是一个可探测到的效应。”“但因为‘Oumuamua’太小了，我们认为它实际上产生了足够的力量来推动这种加速。”

塞利格曼说:“珍妮的想法的美妙之处在于，这正是星际彗星应该发生的事情。”“我们有很多愚蠢的想法，比如氢冰山和其他疯狂的东西，而这只是最通用的解释。”

“作为一名科学家，你总是在寻找最简单的解释，所以看到所有的碎片都井然有序，这是非常令人满意的。”

-研究合著者Jennifer Bergner

-研究合著者Jennifer Bergner -研究合著者Jennifer Bergner

因为H2应该在任何暴露在高能辐射下的富含冰的天体中形成，研究人员怀疑同样的机制会在来自太阳系外围奥尔特云的接近太阳的彗星中起作用，在那里彗星受到宇宙射线的照射，就像星际彗星一样。未来对长周期彗星排出氢气的观测可以用来测试氢气形成和被包裹的情景。

“黑暗”彗星

塞利格曼说，他们关于“奥陌陌”加速度来源的结论应该会为这颗彗星的研究画上句号。自2017年以来，他、伯格纳和他们的同事已经发现了另外6颗没有可观测光晕的小彗星，但具有较小的非引力加速度，这表明这种“黑暗”彗星很常见。

伯格纳指出，虽然H2不太可能是暗彗星加速的原因，但与“Oumuamua”一起，它们揭示了太阳系中小天体的性质还有很多有待了解的地方。

其中一颗暗彗星1998 KY26是日本隼鸟2号任务的下一个目标，该任务最近从龙宫小行星上收集了样本。1998年的KY26被认为是一颗小行星，直到去年12月被确定为一颗暗彗星。

鲁宾天文台遗留空间和时间巡天计划(LSST)应该会发现更多的星际彗星和暗彗星，让天文学家确定氢气体排出是否在彗星中普遍存在。塞利格曼计算出，这项调查将在智利的Vera C. Rubin天文台进行，并将于2025年初投入使用，每年应该会探测到一到三颗像“Oumuamua”这样的星际彗星，以及更多像鲍里索夫那样有明显昏迷的彗星。

引用本文:“1I/’Oumuamua在H2O冰中辐射分解产生H2的加速。”Bergner和Seligman，《自然》，2023年3月22日。

资助:美国国家航空航天局，国家科学基金会。

——摘自加州大学伯克利分校Robert Sanders发表的一篇文章。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。