星际彗星的玻璃态尘埃

星际天体是诞生于其他行星系统、在不同化学和物理条件下形成的小天体。当其中一个穿越太阳系时，它会把来自别处的物质带到足够近的地方，供我们详细研究。3I/ATLAS是有记录的第三个，前两个是2017年的1I/’Oumuamua（奥陌陌）和2019年的2I/Borisov（鲍里索夫）。

已有多项研究发现，3I/ATLAS与我们的彗星不同：其气体中氢、碳和氮的同位素（同一种原子较重和较轻的变体）比例不寻常，而且二氧化碳丰富。这些线索合在一起，指向它诞生于30开尔文或更低的温度下，所处环境的重元素相对贫乏。这些线索都来自它的气体。北亚利桑那大学的克里斯蒂娜·托马斯（Cristina Thomas）与来自NASA、ESA和多所大学的同事，研究了它以固态形式由什么构成：它的尘埃。

一条难处理的光谱

2025年12月16日，在过近日点之后，这颗彗星与太阳的距离为日地距离的2.21倍。詹姆斯·韦布空间望远镜用其中红外仪器MIRI记录了它在5至14微米（千分之一毫米）之间的光，历时约七分半钟。

这颗彗星既不是一个点，也不是一大片光斑：而是一个被模糊尘埃云包裹的彗核。针对延展天体的标准处理在10至12微米之间留下了锯齿状的图样，恰好就在关键信号所在的位置。研究团队把光谱当作点源重新构建，并扣除了周围尘埃的辉光。

一个平滑的隆起

尘埃被太阳加热（这里约为198开尔文）后，会发出红外光。硅酸盐——构成大多数岩石的矿物——会因硅–氧键的振动，增添一个10微米附近的隆起。它的形状揭示了存在哪些矿物。

在3I/ATLAS中，这个隆起宽而平滑。在太阳系的彗星中，它在更长的波长处仍保持较高。在其中一些彗星，例如17P/Holmes（霍姆斯彗星）中，它在9.95和11.15微米处带有峰：这是富镁橄榄石晶体的印记。

3I/ATLAS的10微米硅酸盐谱带（浅蓝色）与太阳系彗星的比较：3I的谱带下降得早且平滑。——图2，Thomas 等（2026），arXiv:2610.37540。

清点并不存在的晶体

研究团队把尘埃建模为三种成分的混合物：非晶碳，以及两种非晶硅酸盐——橄榄石型和辉石型。非晶态是指在原子尺度上是无序的，像玻璃一样，而不是像晶体那样整齐堆叠。

然后一点一点地加入晶体，直到拟合明显变差。最佳拟合始终完全不含晶体。上限是硅酸盐发射的5.3%；另一个团队使用韦布的另一种观测模式，给出的上限为按质量计3.1%。

拟合还以约180比1的比例偏向辉石而非橄榄石（不过另一个韦布团队用自己的尘埃模型，发现的主要是橄榄石型颗粒），颗粒致密，小于1微米。6.83微米附近的第二个峰符合富含碳–氢键的有机物，或碳酸盐矿物；这些数据无法分辨是哪一种。

寒冷而平静的诞生地

彗星中的结晶硅酸盐标志着尘埃曾被强烈加热。它们的缺失意味着3I/ATLAS的尘埃经受的热量极少，这与其气体相符。按照作者的说法，它很可能形成于其恒星周围盘中一个平静的区域，那里几乎没有混合。相比之下，我们太阳系的彗星则吸纳了一些在年轻太阳附近被“烤”过的尘埃。

还有一个谜团。星际尘埃被认为主要是橄榄石型的，然而在这个团队的拟合中，3I/ATLAS和我们的彗星一样富含辉石：某种未知过程可能在途中某处改变了尘埃。

来自更深处的更新鲜的尘埃

来自银河系的宇宙线原则上可以把晶体变成玻璃，但只发生在天体的外层。作者指出，3I/ATLAS在穿越太阳系期间，很可能失去了表面10米或更多的物质。因此，韦布在这次经过之后看到的尘埃，可能来自更深、受改变更少的层次——更接近这颗彗星形成时的组成。