NASA 斯威夫特天文台的惊奇发现：鲍里索夫彗星上有水！

美国宇航局的尼尔·盖瑞尔斯·斯威夫特天文台首次追踪到一颗存在水分流失现象的星际彗星，这颗彗星不断靠近太阳并围绕其旋转。这颗名为2I/鲍里索夫的天体在2019年末穿越了太阳系。

“鲍里索夫既不属于太阳系中的任何一类彗星，也未在这些彗星中脱颖而出。”毕业于香港大学和阿拉巴马州奥本大学并且主导这项研究的刑泽熙说道，“有很多彗星因为它们自身的至少一个特质而为世人所知”。

彗星是混合着尘埃的、由一丛丛冰冻气体所构成的星体，也因此常常被称为“脏脏的小雪球”。科学家估计数千亿的彗星可能会围绕太阳运行。然而，基于鲍里索夫的运行速度和计算的路径，这颗彗星必然来自太阳系以外。

业余天文学家根纳季·鲍里索夫于8月30日，在这颗彗星的轨道距离太阳最近的四个月之前发现了它。早期的彗星识别给促使空间地面相结合的天文台投入更多时间，对其进行后续更为细致的研究。今年10月，科学家利用位于新墨西哥州的阿帕奇点天文台，首次检测到彗星上有水的迹象。在接下来的几个月里，美国宇航局的哈勃太空望远镜捕捉到鲍里索夫彗星以每小时约100,000英里（161000千米）的速度前进的照片。

随着彗星不断地靠近太阳，其表面诸如二氧化碳等冰冻物质变热并转化为气体；当彗星距离太阳的距离小于230000万英里（370000千米）时，水就会蒸发。邢教授和她的同事证实了鲍里索夫彗星上存在水，并且用紫外线测量了它曾经的涨落。

当太阳光将水分子分解后，其中一部分就是由一个氧原子和一个氢原子构成的羟基。斯威夫特天文台利用紫外线/光学望远镜（UVOT）探测羟基发出的紫外光的纹路。从9月份到次年2月份，邢教授的团队用斯威夫特天文台对鲍里索夫彗星进行了6次观测。他们发现羟基——也就是水的总量在11月1日至12月1日这段时间中增加了50%，而这段时间也是鲍里索夫还行距离太阳最近的7天。

鲍里索夫彗星在最活跃的时候，每秒能释放8加仑（30升）水，这足以在10秒内装满一个浴缸。鲍里索夫彗星在穿越太阳系的旅途中失去了约6100万加仑（23000万升）的水，这些水能够填满将近92个奥运会标准大小的泳池。随着鲍里索夫彗星远离太阳，它的流失量有所下降，这比其他很多彗星表现得更为迅速和明显。邢教授说这个现象是由地表侵蚀、转动方向变化、甚至是分裂等诸多因素造成的。实际上，哈勃和其他天文台的数据就显示该彗星的大块碎片在3月底脱落。

合著者、奥本大学物理学的副教授丹尼斯·博得维斯说：“我们真的很高兴斯威夫特天文台反应之迅速以及紫外线捕捉水纹的频率之快”，“对于彗星，我们将其他检测到的分子数量与水数量的比例展示出来，这为其他观测提供了一个非常重要的背景。”

不过，鲍里索夫彗星与太阳系中的彗星还是有一些相似特征。当鲍里索夫彗星接近太阳时，就会产生大量水，而这一点是与其他观测物明显相似的。邢教授和她的团队还发现，鲍里索夫化学物质库中其他分子以及它们的丰富程度，与太阳系中土生土长的彗星相似。例如，对于羟基和氰（一种由碳和氮元素构成的化合物）而言，鲍里索夫产生了少量的由两个碳原子组成的双原子碳，以及由氨衍生出的胺基分子。太阳系中大约25%至30%的彗星都有这一特征。

但是鲍里索夫彗星这些综合在一起的特征放在任何已知的彗星种类中都是找不到的。所以科学家们在思考这对于其他星系中彗星研究发展有何种意义。

邢教授团队的研究结果于2020年4月27日发表在《天体物理学杂志通讯》上，同时也在网上公开。

斯威夫特是为了研究伽马射线爆发而开发出来的，伽马射线的爆发在宇宙中最耀眼。但是在过去的十多年中，博得维斯就已经用它了解了更多关于彗星穿越太阳系的信息。绝大部分紫外线在到达地球表面之前就会被大气层吸收，所以科学家们必须从太空中找到羟基的特征。由于斯威夫特具有灵活的观察方式和迅速的反应，所以它可以对有趣的新目标进行长期检测。对鲍里索夫彗星的前5次观察，是通过天文台光学望远镜在12小时内拍摄的快照完成；最后一次观测是在24小时内拍摄的一系列图像。

斯威夫特天文台的首席研究员S·布拉德利·森科在马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心说，“这个团队在建造它的时候，从未想到这项任务会对我们了解行星科学会有这么大贡献。”“但这是一个很好的例子，它表现了人们利用自身的创造性及现有能力，去研究一些意想不到、令人兴奋的科学内容。

戈达德与位于大学公园的宾夕法尼亚州立大学、位于新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室以及位于弗吉尼亚州杜勒斯的诺斯罗普·格鲁曼创新体系公司共同合作管理斯威夫特天文台。其他一些合作伙伴还包括英国的莱斯特大学和穆拉德空间科学实验室、布雷拉天文台和意大利航天局。

BY: Jeanette Kazmierczak

FY: 髙雲

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