“极端但不奇特”——欧空局木星冰卫星探测器(Juice)视角下的3I/ATLAS彗星一瞥。2025年11月,Juice恰好在正确的位置、时机,配备合适设备,观测到星际彗星3I/ATLAS在近日点之后不久的状态。任务操作团队启用了Juice的5台科学仪器,收集这颗活跃彗星当时的行为信息">“极端但不奇特”——欧空局木星冰卫星探测器(Juice)视角下的3I/ATLAS彗星一瞥。2025年11月,Juice恰好在正确的位置、时机,配备合适设备,观测到星际彗星3I/ATLAS在近日点之后不久的状态。任务操作团队启用了Juice的5台科学仪器,收集这颗活跃彗星当时的行为信息">
“极端但不奇特”——欧空局木星冰卫星探测器(Juice)视角下的3I/ATLAS彗星一瞥。2025年11月,Juice恰好在正确的位置、时机,配备合适设备,观测到星际彗星3I/ATLAS在近日点之后不久的状态。任务操作团队启用了Juice的5台科学仪器,收集这颗活跃彗星当时的行为信息。
经过三个月等待,数据传回地球后,各仪器团队的科学家近几周一直在深入分析照片、光谱和数据。结果仍为初步阶段,研究仍在进行,但已得出五点发现。2025年11月2日,即3I/ATLAS过近日点仅4天后,Juice的木卫与木星成像光谱仪(MAJIS)探测到,该彗星每秒喷出2000千克水蒸气——相当于每天70个奥林匹克标准泳池的水量。
彗星因“脏雪球”绰号名副其实,主要由冰构成。靠近太阳时,冰化为气体逃逸。3I/ATLAS的水蒸气排放量不算特例,但基于此前观测的67P彗星(每秒300千克)、哈雷彗星(每秒20000千克),其排放量处于太阳系彗星近日点时的较高水平。这些数值很大程度上取决于彗星大小和与太阳的距离。
11月12日、19日,MAJIS在彗星远离太阳时再次探测到它。截至11月12日,彗星释放的水蒸气量未出现明显下降。仪器团队计划未来几周分析11月19日的数据。Juice的亚毫米波仪器(SWI)也探测到3I/ATLAS的水蒸气,发现大部分水蒸气来自彗星朝向太阳的一侧。
此外,大量水蒸气似乎并非直接来自彗星的固态核心(彗核),而是源自逃逸到周围尘埃气体晕(彗发)中的冰质尘埃颗粒。SWI团队正继续分析数据,以确定3I/ATLAS释放的“轻水”(普通H₂O)量。将其与阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA)、詹姆斯·韦伯望远镜(Webb)测得的彗星“半重水”(HDO)量对比颇具意义。
该比值是宇宙研究中的关键数值,相当于物体形成方式和位置的“指纹”。ALMA和Webb发现3I/ATLAS的该比值异常高——可能因彗星诞生于极寒冷、极古老的环境,且曾暴露于大量年轻恒星的紫外辐射下。SWI团队正研究Juice数据是否支持这些发现。
Juice的紫外成像光谱仪(UVS)捕捉到彗星周围及后方尘埃气体中氧、氢、碳原子发出的光。氧、氢、碳及尘埃会发射特定波长的光子,UVS以每秒计数的形式记录这些信号。UVS观测到,这些气体元素和尘埃从3I/ATLAS彗核延伸至超过500万千米处。
活跃彗星周围通常存在气体和尘埃,彗尾有时长达1000万千米。Juice的高分辨率科学相机JANUS(拉丁文全称“Jovis Amorum ac Natorum Undique Scrutator”,意为“木星及其所有卫星的观测者”)也观测到3I/ATLAS喷射气体和尘埃。
尽管距离3I/ATLAS超过6000万千米,JANUS仍清晰呈现了隐藏彗核的彗发,以及两条彗尾:一条背离太阳延伸,另一条沿彗星在太阳系中的轨迹跟随。还能看到彗发和彗尾内的模糊结构,这些结构反映了彗星与太阳辐射、粒子及磁场的多种相互作用过程。
JANUS团队正详细研究这些结构。总体而言,JANUS显示,尽管3I/ATLAS彗星来自星际空间,其近日点活动却与太阳系典型彗星无异。Juice的导航相机(NavCam)专为2031年抵达木星后,在木星冰卫星附近导航设计。与3I/ATLAS的相遇让该相机完成了完全意外的任务。
我们已通过地球及轨道望远镜估算了3I/ATLAS彗星在太阳系中的位置和轨迹,它似乎来自银河系圆盘方向,因此可能形成于100多亿年前。NavCam以比地面望远镜更近、角度不同的视角观测到3I/ATLAS,且当时彗星从地球不可见。
这使得欧空局行星防御团队能拼接11月的NavCam图像,更清晰了解彗星位置和轨迹的变化。通常追踪潜在危险小行星的该团队,借此展示了深空任务观测对精确计算地球不可见彗星/小行星轨道的强大作用。
此外,由于彗星轨迹会受尘埃气体释放的轻微影响,团队正利用NavCam图像的轨迹测量数据,研究彗星尾迹中留下的物质种类及含量。各仪器团队将继续分析数据,许多团队计划未来数月发表研究成果论文。
欧空局Juice项目科学家奥利维耶·维塔斯(Olivier Witasse)表示:“3I/ATLAS是罕见的意外访客,它的出现完全出人意料。但当我们意识到Juice会在彗星近日点附近时,便明白这是收集一生一次数据集的独特机会。”
他补充道:“观测彗星极具挑战性,无法保证成功,但最终它成为Juice木星之旅的一大意外收获。”Juice与3I/ATLAS的最近距离约6000万千米,而它未来观测木星卫星的距离仅数百千米。即便如此,因设计用于研究冰卫星,Juice的仪器与冰质星际彗星高度适配。
Juice将于2031年抵达木星,我们还需等待5年,但2026年9月Juice再次返回地球进行引力助推时,所有仪器将再次启用。联合项目科学家克莱尔·瓦拉特(Claire Vallat)表示:“Juice仪器的现有数据非常有前景,我们对它们的性能愈发兴奋,期待2030年代能揭示更多木星及其冰卫星的奥秘。”

