韦布在3I/ATLAS中发现富含尘埃的水冰，特征近似海王星外的冰质天体

韦布空间望远镜拍下的3I/ATLAS红外光谱显示，水冰锁在直径约一微米的颗粒里，与尘埃大量混合。冰吸收带的形状与绕行海王星轨道之外的冰质天体相似。Silvia Protopapa团队于2026年10月26日在《天体物理学杂志快报》上报告了这一结果。

韦布测到了什么

天文学家在2025年夏天发现3I/ATLAS进入太阳系。这是继2017年的1I/'Oumuamua和2019年的2I/Borisov之后，人类发现的第三个来自太阳系外的天体。它的母恒星尚不清楚，但它看起来来自人马座方向。研究人员认为，它可能形成于120亿年前的一个原行星盘，年龄是太阳系的两倍多。

韦布的测量支持这一年龄估计。彗星水中的氘氢比接近1%，比太阳系彗星高出数十倍；其碳-12与碳-13之比也远高于本地彗星和附近星际气体的数值。这些特征指向一种在低于约30开尔文的低温下形成的冰，形成地点位于早期银河系中金属贫乏的一角。

韦布的近红外光谱仪NIRSpec分别在2025年8月6日、2025年12月22日和2026年4月1日观测了3I/ATLAS。三次观测跨越约八个月，覆盖了2025年10月29日的近日点，即彗星离太阳最近的位置。该仪器把光分解成不同波长，由此可以看出物质的成分和物理状态。

水冰通常在3微米附近留下一条很深的吸收带，并在1.5微米和2.0微米附近留下两条较弱的吸收带。多数含冰彗星三条带都会出现。3I/ATLAS的3微米带很强，较短波长的两条带却很弱，甚至缺失。"这种组合让人费解，"领导这项研究的西南研究院的Silvia Protopapa说。

模型拟合指向直径约一微米或更小的颗粒，每颗都是水冰与尘埃的混合体。韦布还在彗星周围探测到水蒸气、二氧化碳和一氧化碳。2026年4月的光谱更支持存在第二类富含冰的颗粒，它们比早先的颗粒更大，但仍在约一微米左右，并且显示出一个与结晶冰相符的微弱特征。团队无法判断是冰的结构发生了变化，还是颗粒大小和尘埃含量解释了这一信号。

NASA戈达德太空飞行中心和美国天主教大学的Martin Cordiner领导这项韦布观测计划，也是论文合著者。"我们设计这个项目，就是为了在发现活跃星际彗星的那一刻就能立即观测，并持续跟踪，"他说。团队想弄清这颗彗星的冰、尘埃和气体能说明其他恒星周围星子（行星的构建块）的什么情况。

尘埃为何改变光谱

光穿过这种颗粒的距离很短。这削弱了1.5微米和2.0微米的吸收带，3微米带则保持很强。

差别不在大小。Protopapa说，3I/ATLAS的颗粒与我们太阳系彗星中的颗粒大小大致相同。"让它们显得不同的是冰里混入了多少尘埃，"她说。

一个模型用辉石这种硅酸盐矿物重现了不寻常的吸收图样。研究人员把这颗彗星与太阳系彗星以及几类海外天体做了比较，后者是绕行海王星轨道之外的冰质天体。这颗彗星的光谱落在两组之间，与任何一组都不完全吻合。最接近的海外天体，其光谱同样显示出二氧化碳冰和有机化合物。

比较说明了什么，又没说明什么

相似之处只在冰吸收带的形状。它并不能证明二氧化碳、有机物或岩石物质的含量相同。

团队提出，不同恒星周围的冰质星子可能共享一系列颗粒性质，从近乎纯冰到冰与尘埃混合，3I/ATLAS偏向富尘的一端。"但当我们把它与我们太阳系中遥远的冰质天体放在一起时，它就不再显得格格不入了，"Protopapa说。这项研究题为《JWST Reveals Refractory-rich Water Ice in Interstellar Comet 3I/ATLAS: Evidence for a Continuum of Grain Properties across Protoplanetary Disks》，发表于《天体物理学杂志快报》（doi: 10.3847/2041-8213/aea60d）。

作者把这一共同范围描述为一种有待检验的可能性。他们并没有说这证明这颗彗星与太阳系遥远天体形成于完全相同的条件。

仍未解决的问题

一个问题是观测之间发生了什么变化。"我们还无法判断，随时间发生的变化是因为太阳在每次观测时以不同方式加热颗粒，还是因为彗星靠近太阳时表面被侵蚀、露出了新的物质，"论文第二作者、马里兰大学的Michael Kelley说。"两种都有可能，区分它们是我们要解决的开放问题之一。"

12月那次分析比另外两次更难。更强的气体和有机物辐射，加上尘埃的热辐射，使冰颗粒的建模变得复杂。

韦布的最后一次观测在2026年4月1日，当时彗星距太阳5.7个天文单位。第一次观测时它距太阳约49400万公里。到最后一次观测时，它已距太阳约85300万公里，正在向外飞离。这颗彗星如今正离开我们的视野。