为什么 3I/ATLAS 的“非引力”推力至关重要

当星际访客掠过太阳

2025年10月29日，名为 3I/ATLAS 的星际天体最接近太阳。全世界的望远镜和航天器已经对其追踪了数月；当它从太阳背后再次出现时，天体测量数据中出现了一个细微的惊喜。近日点前后的观测报告显示，该天体偏离了其预测的纯引力路径几个角秒。模拟位置的小组得出结论，这颗彗星经历了一种仅靠引力无法产生的微小额外加速度。

彗星喷流如何产生反冲

在普通彗星中，这种推力有着直接的物理起源。彗核是由岩石和冰组成的密集且形状不规则的块体。当近日点附近增强的阳光加热表面时，冰会升华，逃逸的气体以细流或喷流的形式带着尘埃排出。每一千克离开彗核的气体都会带走动量；根据动量守恒定律，彗核会受到一个大小相等、方向相反的反冲力。在数学上，这可以用 M·a = (dM/dt)·v 来表示，其中 M 是彗核质量，a 是观测到的加速度，dM/dt 是质量流失率，v 是气体离开表面的速度。

测量结果对质量和流失量的启示

各研究小组已经尝试将测得的加速度转化为 3I/ATLAS 的物理演化过程。最近的一篇短文利用现有的天体测量数据估算了加速度，并根据气体喷射速度的合理假设，推导出了彗核的质量和大小：一个直径可能约几百米、总质量在数千万吨级的致密彗核。这一计算对假设的喷射速度和表面活跃排气的比例非常敏感；改变这些输入参数，推导出的质量就会迅速变化。

其他研究人员，包括使用 Webb 和其他航天器数据进行分析的专家，报告了更大的质量流失率（有时达每秒数百千克）。如果这种较高的质量流失在近日点附近持续存在，则需要一个原始体积大得多的彗核——甚至大出几个数量级——才能避免被完全消融。反之，如果彗核相对较小，在短时间内损失百分之几的质量，就可以解释观测到的作为剧烈排气反冲的加速度。

简而言之：数据与彗星以足以显著改变其轨迹的速率抛射物质的说法是一致的，但定量结果（确切质量、确切损失比例）仍不确定，因为关键数值——dM/dt 和 v——仅为近似已知。

为什么一些科学家保持审慎且更广泛的视角

彗星排气是经典的、广为接受的解释，它符合许多太阳系彗星所记录的行为。NASA 和其他机构的小组强调，最简单的物理模型——喷流和升华——足以解释这个非引力项。这是主流的解读方式。

尽管如此，少数研究人员认为这种异常现象值得更多关注。第一个已知的星际访客 1I/ʻOumuamua 表现出了微小的非引力加速度，但却没有出现通常伴随排气的明显彗发或气团，这引发了关于替代方案的长期争论。对于 3I/ATLAS，一些科学家注意到了不寻常的特征——快速变亮、颜色变化、复杂的彗尾形态——并表示这些特征值得仔细跟进。这些声音通常并不声称确定存在奇异成因；他们主张进行紧急、全面的观测，因为异常数据往往是发现新物理或新天体物理过程的地方。

科学界将如何验证这一解释

好消息是，最具决定性的测试已经在计划中。在2025年11月下旬至2026年1月之间，国际小行星预警网络 (IAWN) 和一系列协同观测项目将利用地面天文台、ALMA、哈勃 (Hubble) 和韦布 (Webb) 太空望远镜，以及 ESA 的 JUICE 任务和多个记录了早期快照的火星轨道器上的仪器，对 3I/ATLAS 进行密集观测。如果近日点的非引力加速度是由大规模排气引起的，望远镜应该能探测到实质性的彗发以及围绕彗核的气体和尘埃羽流——总计可能携带数十亿吨物质。光谱分析还将揭示存在哪些分子（水、一氧化碳、甲醇、氰化氢等），这有助于确定起作用的物理过程。

为什么这超越了单一彗星的意义

3I/ATLAS 是在我们系统中看到的第三个确认的星际天体。每一个都是来自另一个恒星系统的使者，携带关于其他行星系统中的行星形成、挥发性化学和动力学抛射过程的独特信息。准确核算其质量、成分和质量流失机制，将完善对此类星际访客普遍程度的估算，以及它们能告诉我们关于星系中冰冷天体构成的哪些信息。

更广泛地说，这一事件也提醒了观测天文学是如何推进的：测量到一个预料之外的偏差，简单物理学提供了一个合理的解释，然后通过全球性的观测活动来验证该假设。这就是普通的天体物理学有时演变为非凡发现的过程。

目前，最简单的解释仍然是排气喷流——这是一种物理上已有详尽记录的机制，它能够而且确实会将彗星推离纯引力路径。但科学界将拭目以待：即将到来的多波段、多仪器数据集就是这场实验，而天空将给出答案。

来源

• 《美国天文学会研究笔记》(Research Notes of the American Astronomical Society，关于 3I/ATLAS 非引力加速度的论文)
• ALMA (阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列) 观测和技术报告
• NOIRLab / Gemini 成像和 NOIRLab 新闻资料
• NASA / JPL 历表和任务数据 (JPL Horizons，任务成像)
• ESA 任务团队 (JUICE，ExoMars Trace Gas Orbiter) 和 ESA 观测摘要
• arXiv 预印本以及使用 Gaia 数据的轨迹/起源研究
• 国际小行星预警网络 (IAWN) 运动规划材料