奥陌陌是外星飞船吗？科学家提出了最新答案

包括NASA哈勃空间望远镜（Hubble Space Telescope）在内的天文台发现，奥陌陌有着奇怪的非引力加速度，这可能来自彗星状气体射流。视频来源：NASA’s Goddard Space Flight Center/Katrina Jackson字幕制作：哇喳

太空中的奇怪访客

2017年，科学家们发现了一颗神秘的小天体，它以弹弓般的轨迹绕过太阳，穿过太阳系内部，然后飞出到星际空间。这是第一颗来自太阳系外的访客，形状奇特，介于雪茄状和煎饼状之间，天文学家将其命名为奥陌陌（'Oumuamua，正式名称为1I/2017 U1），在夏威夷语中表示“第一个远方的使者”。

奥陌陌有着不同于任何已知小行星或彗星的特征：它没有像大多数彗星一样的彗发或彗尾，尺寸上非常之小，更像是一颗小行星；但当它加速逃离太阳飞入星际空间时，又与所有的预期相反，有着非引力加速度。

这导致有一部分人怀疑，奥陌陌可能是一艘外星飞船。

那次短暂的飞越只给研究人员留下了短短几周的时间来研究这一神秘的天体，在永远消失之前，奥陌陌留给我们了更多谜题。即使在被发现五年多之后，研究人员仍然在努力理解他们设法获取的极少数观测结果。

这张组合图像展示了星际天体奥陌陌。当望远镜追踪这颗移动的神秘天体时，它被模糊的暗星轨迹所包围。图片来源： ESO/K. Meech et al.

奥陌陌究竟是由什么构成的？是什么力量在将它加速向外推？它是彗星、小行星，还是真如一些人所说的那样是由光帆驱动的外星飞船？这些问题引发了科学家和公众的无限猜测与想象。

现在，在2023年3月22日发表于《自然》（Nature）杂志上的一篇论文中，美国加州大学伯克利分校（University of California, Berkeley）的一名天体化学家和康奈尔大学（Cornell University）的一名天文学家认为，奥陌陌偏离太阳周围的神秘双曲线轨迹可以通过一种简单的物理机制来解释。

这种机制可能在许多冰冷的彗星中都很常见，那就是随着彗星在太阳光下温度升高，固态氢变成了气态，气体的释放则推动了彗星加速运行。如果这一假设属实，它将加强这样一种论点，即奥陌陌不是某种极其奇怪又独一无二的天体，当然也不是一个废弃的外星飞船，而是一个自然的类彗星体。

太小，太远，太神秘

与太阳系中所有被研究得较为彻底的彗星不同，奥陌陌实在太小了，以至于氢气从冰中被释放并喷射出来时，产生的微小推力会略微改变它绕太阳的引力偏转。

大多数彗星本质上都是“脏雪球”，从太阳系的外部区域周期性地接近太阳。当受到阳光加热时，彗星会喷出水和其他分子，产生明亮的彗发，通常还会拖拽一条由气体和尘埃组成的彗尾。喷出的气体就像航天器上的推进器一样，会给彗星一个微小的推力，让它的轨道略微偏离其他太阳系天体所拥有的椭圆轨道，例如小行星和行星的轨道。

奥陌陌的艺术概念图。高达10:1的长宽比不同于我们在太阳系中看到的任何天体。图片来源：ESO/M. Kornmesser

当奥陌陌被发现时，它没有彗发或彗尾，且太小、距离太阳太远，以至于无法释放足够的水，这导致天文学家一直在猜测它的组成和受外力推动的可能性。它是一块会喷出氢气的固体氢冰吗？还是一颗被太阳光压力推动着前进的一大片蓬松“雪花”？

最普通的解释

加州大学伯克利分校化学助理教授詹妮弗·伯格纳（Jennifer Bergner）认为，可能有一个更简单的解释。她和康奈尔大学的同事达里尔·塞利格曼（Darryl Seligman）一起研究了这个问题，塞利格曼现在是康奈尔大学美国国家科学基金会博士后研究员。

“彗星在穿越星际介质时，基本上会受到宇宙辐射的烘烤，产生分子氢。我们的想法是：如果这种情况发生了，这些氢气能否被存储在彗星内部，在彗星进入太阳系、温度升高时，再将这些氢气释放出来？”伯格纳说，“这样是否能够量化地产生所需的推力，来解释非引力加速？”

伯格纳一直在研究寒冷真空中冰冷岩石上的化学反应。她发现20世纪70年代、80年代和90年代发表的实验研究表明，当冰被类似于宇宙射线的高能粒子击中时，会产生大量的分子氢，且这些分子氢会被封在冰中；宇宙射线可以穿透数十米厚的冰，将四分之一或更多的水转化为氢气。

对于长度几千米的彗星，氢气的释放源相对于整个彗星来说体积太小，所以很难检测到相应的组成和加速度变化。但奥陌陌实在太小了，伯格纳和塞利格曼认为，氢气的释放实际上产生了足够的推力来驱动它的加速。

这颗略带红色的天体尺寸大约只有115×111×19米，由于它太小、距离太远，望远镜无法分辨，天文学家目前只能确认它的相对尺寸。迄今为止，我们在太阳系中观测到的所有彗星，尺寸都在1千米到几百千米之间，无论是来自柯伊伯带（Kuiper belt）的短周期彗星还是来自更遥远的奥尔特云（Oort cloud）的长周期彗星。

这段动画展示了奥陌陌穿过内太阳系时的轨迹。图片来源：NASA/JPL-Caltech

塞利格曼表示这正是星际彗星应该发生的事情：“我们之前所有这些愚蠢的想法，比如固体氢冰和其他有关外星文明的疯狂猜测，而真相或许只是最普通的解释。”

来自远方的信使

45亿年前，太阳系形成之初产生了许多的冰岩石，也就是太阳系中的彗星，它们保留了太阳系演化阶段的信息，研究它们是一种回顾太阳系早期形成阶段的方式。

遥远的行星系统似乎也存在彗星，许多彗星可能因受到系统中其他天体的引力作用而被抛射出来，在太阳系历史上也曾发生过。一些流浪的星际彗星会在偶然间进入我们的太阳系，为我们带来更多关于太阳系外的行星的信息。

过去，天文学家发表了许多关于我们无法观测到任何星际彗星的论文。然后，奥陌陌出现了。

奥陌陌实在太小了，即使在最大的望远镜中，也只能显示为一个光点。但我们知道它一定是一个高度拉长的物体，因为它的亮度在每七到八小时的时间段内变化很大。图片来源：NASA/JPL-Caltech

2017年10月19日，在美国夏威夷州的毛伊岛上，使用夏威夷大学马诺阿分校（University of Hawaii in Manoa）天文研究所（Institute for Astronomy）的泛星计划望远镜（Pan-STARRS1 telescope），天文学家首次观测到了他们认为是一种彗星或小行星的神秘天体。当他们发现到这个天体倾斜的轨道和较高速度（每秒87千米）时，他们意识到它来自太阳系外部，并给它取名奥陌陌。

奥陌陌是除了尘埃粒子之外在太阳系中观测到的第一个星际天体。第二个是2I/Borisov，于2019年发现，但它看起来和行为上都更像是一颗典型的彗星。

随着越来越多的望远镜聚焦于奥陌陌，天文学家绘制出了它的轨道，并确定它已经飞越过了太阳，正在朝着太阳系外飞行。

如何加速？

塞利格曼表示：“我们从来没有在太阳系中看到过没有彗发的彗星。因此，奥陌陌的非引力加速度的确很奇怪。”这引发了一系列关于彗星中可能含有的能导致加速的挥发性分子的猜测。塞利格曼本人曾发表一篇论文，认为如果彗星由固态氢（氢冰山）组成，它会在太阳的加热作用下释放足够的氢气，从而解释奇怪的加速度。在适当的条件下，由固态氮或固态一氧化碳组成的彗星也能释放出足够的气体来影响彗星轨道。

“奥陌陌与标准的星际彗星一致，只不过经历了更多的变化。“伯格纳说，“我们运行的模型与我们在太阳系中从彗星和小行星中看到的一致。因此，你可以从看起来像彗星的东西开始，让这种情况发生。”奥陌陌在最开始时可能是一颗普通的围绕着附近恒星的富水彗星，当它穿越星际介质时，接收到了宇宙线的“洗礼”，形成了氢。然后，当它进入太阳系并且被加热时，氢气被释放出来，产生了观测到的异常加速度。

这一想法也解释了缺乏尘埃彗发的现象。

“即使冰矩阵中含有尘埃，由于冰没有升华而是重新排列，然后让氢气释放。因此，尘埃甚至不会跑出来。”塞利格曼说。

而一个固态氢天体，又如何能在星际空间中存活大约一亿年？持怀疑态度的天文学家表示，鉴于我们对奥陌陌的知识存在无法消除的差距，这种新理论可能永远不会被完全接受。夏威夷大学的天文学家卡伦·米奇（Karen Meech）说：“这是一个好主意，我只是不知道它是否能被证明。”她没有参与这项新研究。

米奇还指出，这篇新论文并没有解释奥陌陌奇怪的形状，这一点伯格纳也同意，但塞利格曼的先前研究表明，如果存在圆形或盘状的固态氢冰，它们可以被宇宙射线侵蚀成椭圆形。

“黑暗”彗星

自2017年以来，塞利格曼、伯格纳和他们的同事已经确定了另外六颗没能观测到彗发的小天体，它们同样具有很小的非引力加速度，这表明这样的“黑暗”彗星（dark comet）很常见。这些黑暗彗星中的一个，1998 KY26，是日本“隼鸟2号”（Hayabusa2）任务的下一个目标，它在2022年12月份被认为是一颗“黑暗”彗星。

至于奥陌陌本身，伯格纳认为，随着这个冰冷的闯入者的消失，我们没有办法验证这项（或任何其他）新研究结果的真实性。

来源: NASA爱好者

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