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3I/atlas中氘的异常高丰度

2026-03-27 12:04阅读:
3I/atlas中氘的异常高丰度
Avi Loeb
3I/atlas中氘的异常高丰度

在甲烷(CH4)和太阳系内外其他分子中氘对氢(D/H)比值。(Image credit: N. Roth et al. 2026)
氢是宇宙中含量最丰富的元素,由一个电子和一个质子组成。氘包括除了在它的原子核中那个质子外一个中子。在热大爆炸后的最初二十分钟内每4万个氢原子对一个氘原子的原始丰度。这一丰度比是与太阳或木星中发现的数值类似的。地球有一个更高丰度,约海水中为每6500个氢原子一个是氘原子。氘能被从海水廉价提取,使它成为可提供人类数百万年能源需求的一种丰富的聚变燃料,。
1942年,在曼哈顿计划的初期讨论期间,爱德华·泰勒曾问了是否一个裂变原子弹爆炸的极端高温可能造成海洋中的氘经历聚变并毁灭我们的地球。被汉斯·贝特计算了这一假设性链式反应证明是极不可能的——辐射能量损失将远超任何来自聚变的能量,造成任何此类反应嘶嘶掉。
氘由于它的高能产出和相对易反应对核聚变行为就像一个主要燃料源一样。在聚变实验中,氘通常被用于一个与氚(在它的原子核中除质子外有两个中子)混合。一种相比其他聚变燃料在最低可能的温度点燃的结合。一个氘核与一个氚核的聚变创造一个氦-4原子核和一个高能中子。
在星际天体3I/atlas中的氘丰度是什么?
最近,两篇新论文来自用韦伯望远镜的光谱数据来推断被3I/atlas脱落的两种分子中氘的超高比例。他们发现了围绕3I/atlas水(H2O)中每100个氢原子一个氘原子和在甲烷(CH4)的有机分子中每30个氢原子一个氘原子。

在被3I/atlas脱落的水(H2O)中观测到的同位素比值相比银河系及太阳系观测D/H(上图)和12C/13C(下图)。(Image credit: M. Cordiner et al. 2026)
202636发表的第一篇论文(可在此处获取 here)分析了在围绕3I/atlas气体羽流中水的光谱数据,并得出一个在D/H=(0.95 ± 0.06)%水平上的富集,这比所有已知彗星更高一个数量级以上。此外,12C/13C比值(二氧化碳为141–191,一氧化碳为123–172)被报道超过在太阳系及邻近星际云和原行星盘中发现的典型值。.
2026324,一篇新论文(可在此处获取 here)报告了一个被3I/atlas脱落的有机分子甲烷(甲烷)的意外高的D/H=3.31 ± 0.34%的值。这一丰度比在太阳系行星上发现的甲烷更高三个数量级,远高于彗星或陨石中的数值。特别是,该数值是一个比罗塞塔号航天器在67P/楚留莫夫-格拉西缅科彗星上测得的值更高14倍的因素。
两篇论文的作者提示在3I/atlas中水与甲烷的极高D/H比值是一个温度低于30开尔文的寒冷环境中约100亿至120亿年前原行星盘内形成的一个自然结果。
然而,正如我在近期发表的论文中所论证的一样,3I/atlas与罕见老贫金属恒星群体的关联是站不住脚的,因为这些恒星不携带一个足够大的重元素储备。还应该保持古代原行星盘在它们形成时已经不冷于宇宙微波背景的思维——这在一个红移值约为10上,有过一个30度开尔文的温度。
因此,一个重要问题发生:因为氘是聚变燃料,它在3I/atlas中的过丰富可能标志一个技术签名?
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