对外星彗星Oumuamua怪异轨道的简单解释令人惊讶

2017 年，一颗名为“Oumuamua”的神秘彗星点燃了科学家和公众的想象力。这是已知的第一个来自太阳系外的访客，它没有明亮的彗发或尘埃尾巴，就像大多数彗星一样，而且形状奇特——介于雪茄和煎饼之间——而且它的小尺寸更适合小行星而不是彗星。

但事实上，它正在以一种天文学家无法解释的方式加速远离太阳，这让科学家们感到困惑，导致一些人认为它是一艘外星飞船。

现在，加州大学伯克利分校的一位天体化学家和一位康奈尔大学的天文学家争辩说，这颗彗星与围绕太阳的双曲线路径的神秘偏差可以用一个简单的物理机制来解释，这种机制可能在许多冰彗星中很常见：当彗星变暖时释放氢气在阳光下。

'Oumuamua 与我们太阳系中所有其他经过充分研究的彗星的不同之处在于它的大小：它是如此之小，以至于它在太阳周围的引力偏转会因氢气从冰中喷出时产生的微小推动而略微改变。

大多数彗星本质上是肮脏的雪球，它们周期性地从我们太阳系的外围接近太阳。当被阳光加热时，彗星会喷出水和其他分子，在其周围产生明亮的光晕或彗发，通常还会产生气体和尘埃尾巴。喷出的气体就像航天器上的推进器一样，给彗星一个微小的反冲，使它的轨道从其他太阳系天体(如小行星和行星)的典型椭圆轨道略微改变。

被发现时，'Oumuamua 没有彗发或尾巴，而且太小且离太阳太远，无法捕获足够的能量来喷出大量水，这导致天文学家疯狂地猜测它的成分以及将它向外推的原因。是氢冰山放出 H 2?由太阳的轻微压力推动的大而蓬松的雪花?外星文明制造的光帆?靠自己动力的宇宙飞船?

加州大学伯克利分校化学助理教授詹妮弗·伯格纳 (Jennifer Bergner)研究太空寒冷真空中冰冷岩石上发生的化学反应，她认为可能有一个更简单的解释。她与同事达里尔·塞利格曼 (Darryl Seligman)讨论了这个问题，达里尔·塞利格曼 (Darryl Seligman) 现在是康奈尔大学的国家科学基金会博士后研究员，他们决定共同努力对其进行测试。

“穿过星际介质的彗星基本上被宇宙辐射煮熟，结果形成氢气。我们的想法是：如果发生这种情况，你能不能把它困在身体里，这样当它进入太阳系时被加热了，它会释放出氢气吗?” 伯格纳说。“这能定量地产生解释非重力加速度所需的力吗?”

令人惊讶的是，她发现 1970 年代、80 年代和 90 年代发表的实验研究表明，当冰受到类似于宇宙射线的高能粒子撞击时，分子氢 (H 2 ) 会大量产生并被困在冰中。事实上，宇宙射线可以穿透冰层数十米，将四分之一或更多的水转化为氢气。

“对于一颗几公里宽的彗星，放气将来自相对于物体主体而言非常薄的外壳，因此无论是在成分上还是在任何加速度方面，你都不一定期望这是一种可检测到的效果，”她说。“但因为‘Oumuamua’太小了，我们认为它实际上产生了足够的力来推动这种加速。”

这颗略带红色的彗星被认为大小约为 115 x 111 x 19 米。虽然相对尺寸相当确定，但天文学家无法确定实际尺寸，因为它太小太远，望远镜无法分辨。大小必须根据彗星的亮度以及彗星坠落时亮度的变化来估算。迄今为止，在我们的太阳系中观测到的所有彗星——起源于柯伊伯带的短周期彗星和来自更遥远的奥尔特云的长周期彗星，直径从 1 公里到数百公里不等。

“珍妮的想法的美妙之处在于，这正是星际彗星应该发生的事情，”塞利格曼说。“我们有所有这些愚蠢的想法，比如氢冰山和其他疯狂的东西，这只是最普遍的解释。”

Bergner 和 Seligman 将于本周在《自然》杂志上发表他们的结论。当他们开始合作撰写这篇论文时，他们都是芝加哥大学的博士后研究员。

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