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3I/ATLAS是人類確認的第三個星際天體，同時也是第二顆被確認具有明顯彗星活動特征的星際彗星。此前，已有多波段觀測結果顯示，3I/ATLAS在較遠日心距離處表現出塵埃與氣體活動，其活動特征明顯區別于典型太陽系彗星。近期，中國科學院上海天文臺研究團隊利用天馬望遠鏡對星際彗星3I/ATLAS開展了高靈敏度射電觀測，此次觀測亦是天馬望遠鏡首次實現對星際天體的觀測。研究結果表明，該太陽系外小天體在向近日點運行過程中，釋放出大量水汽與一氧化碳。同時，相當一部分水汽并非直接源自彗核升華，而是來自彗發內部冰粒的二次升華過程。該發現為學界深入理解其他行星系統中小天體的形成環境及揮發物組成提供了關鍵線索。研究團隊依托上海天文臺天馬65米射電望遠鏡1.6GHz波段的OH譜線，追蹤了3I/ATLAS水汽釋放速率隨日心距離的變化特征。在該彗星運行至日心距約2.27天文單位和1.96天文單位處，研究團隊均成功探測到OH信號。觀測結果表明，3I/ATLAS在日心距2.27天文單位處的水汽產率約為0.43噸/秒，至1.96天文單位處升高到0.62噸/秒，增幅超40%。研究發現，即使在相近日心距條件下，不同望遠鏡測得的水汽產率結果存在顯著差異。經分析表明，該差異主要源于3I/ATLAS存在明顯的“擴展源”效應，即脫離彗核的含冰顆粒在彗發區域持續發生二次升華，進而額外釋放出大量水汽。小視場望遠鏡僅能探測彗發中心區域的水汽，其測量結果遠低于彗星整體水汽產率。為量化研究上述機制，研究團隊構建了雙組分參數化模型，用以區分彗核直接升華與彗發二次升華對總揮發物產率的貢獻。基于蒙特卡洛方法的分析結果顯示，在3I/ATLAS抵達近日點前，擴展源對總水汽產率的貢獻可達80%，即觀測到的大部分水汽并非直接由彗核表面噴發產生，而是源自彗發中冰粒的持續釋放。隨著彗星進一步靠近太陽，該貢獻比例呈逐步下降趨勢，但即使在近日點附近時，擴展源仍可貢獻約半數的水汽釋放量。除水汽外，研究團隊還利用紫金山天文臺德令哈13.7米毫米波望遠鏡， 在日心距約2.33至1.75天文單位范圍內獲得了115GHz的CO譜線，測得3I/ATLAS的一氧化碳平均產率約為0.27噸/秒，并據此推算出CO/H2O比例約為28%。該比值明顯高于相似日心距下太陽系多數彗星的典型水平，盡管低于星際彗星2I/Borisov，但仍表明3I/ATLAS具有較為富集的一氧化碳揮發物庫存，這反映出不同星際彗星在物質組成上存在明顯差異。此外，3I/ATLAS中CO相對HCN表現出偏高的豐度特征，進一步佐證了其形成于較太陽系更為低溫寒冷的行星環境，從而得以保存更多低溫揮發性物質。未來，隨著更多星際彗星被發現，天文學家有望通過多波段綜合觀測與系統數據分析，深入探討這類太陽系外冰質小天體的物理結構與化學組成，進而揭示其他恒星系統的形成與演化歷史。相關研究成果發表在《天體物理學報快報》（The Astrophysical Journal Letters）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會的支持。論文鏈接天馬射電望遠鏡及其觀測過的彗星