在太阳系的彗星大气中发现令科学家惊讶的金属

　　一项新的研究发现，令人惊讶的是，在第一个已知的星际彗星的寒冷大气中发现了金属原子，该彗星访问了我们的太阳系。研究人员补充说，天文学家还在太阳系本地彗星周围的冷晕中发现了金属，这表明我们的太阳系彗星和星际访问者可能有相似的起源。
　　这张C / 2016 R2彗星（PANSTARRS）的照片是从位于智利Paranal天文台的ESO的SPECULOOS望远镜拍摄的。 （图片来源：ESO / SPECULOOS团队/ E。Jehin）
　　由行星形成过程中残留的灰尘和冰组成的彗星，可能会为早期行星系统的化学性质提供重要线索。科学家通常通过检查围绕彗星心脏的称为昏迷的气体和尘埃云来推断彗星的成分。科学家通常不会在彗星昏迷中检测到诸如镍之类的金属，因为它们的表面通常太冷，以至于金属无法蒸发。这个规则的例外是彗星靠近或掉入太阳，此时温度很容易超过形成镍蒸气所需的425摄氏度。
　　此处使用叠加在彗星真实图像上的彗星C / 2016 R2（PANSTARRS）的光谱说明了彗星模糊气氛中重金属铁（Fe）和镍（Ni）的检测。 SPECULOOS望远镜。光谱中的白色峰代表不同的元素，铁和镍的峰分别由蓝色和橙色虚线表示。 （图片来源：ESO / L。Calçada/ SPECULOOS Team / E。Jehin，Manfroid等）
　　现在，科学家已经在第一个已知的星际彗星2I / Borisov的形象差中检测到镍原子。它的速度和轨迹于2019年首次发现，表明它是来自星际空间的流氓彗星，使其成为继薄饼形岩石1I /＂Oumuamua之后的第一个已知的星际彗星和第二个已知的星际访客。这一发现是出乎意料的，当天文学家在一月份使用智利的甚大望远镜首次看到这些镍原子时，2I / Borisov离太阳很远，估计温度为负93摄氏度。
　　此处说明了在星际彗星2I /鲍里索夫的模糊大气中对镍（Ni）的检测，右下角的彗星光谱与ESO甚大望远镜在2019年拍摄的真实彗星图像叠加在一起镍线用橙色破折号表示。 （图片来源：ESO / L。Calçada/ O。Hainaut，P。Guzik和M. Drahus）
　　在5月20日的《自然》杂志上详细介绍了他们的发现。在这一项独立研究中，天文学家在大约20种许多不同类型的太阳系彗星的冷昏迷中发现了气态镍和铁。他们使用超大型望远镜检测到的来自这些金属的光的波长被隐藏在清晰的视野中，混杂在昏迷中其他分子的光谱中。 这些彗星释放的铁和镍量很小-每秒仅约1克，而大约为220磅。每秒产生100公斤水的彗星。
　　巧合的是，这些 彗 星每秒钟每秒产生的镍量几乎恰好是美国5美分硬币或镍的镍含量。通常，铁比镍多10倍，在这些彗星大气中，我们发现两种元素的含量大致相同。我们得出的结论是，它们可能来自彗核表面上的一种特殊材料，在相当低的温度下升华，并以相同的比例释放铁和镍。
　　关于为何天文学家在过去20年中即使可见到许多彗星大气中的金属原子却忽略了它们的原因，可能直到现在，没有一个观察到镍或铁的这些光谱特征的观察者甚至无法想象一下，在如此寒冷的环境中可能会存在气态金属，而使它们身份不明。尚不确定所有这些彗星如何在如此寒冷的温度下产生金属。一种可能性是太阳发出的刺眼的紫外线可能会使彗星中的含镍分子分解。总的来说，在星际彗星鲍里索夫彗星的昏迷和在太阳系中观察到的彗星中甚至都存在镍这样的微量成分，这表明它们出生的时间和地点也存在类似的情况。