قبل أقل من عام، رصد علماء الفلك مذنبًا يمر عبر نظامنا الشمسي نشأ بعيدًا خارجه. هذا الجسم، المعروف باسم 3I/ATLAS، هو ثالث زائر بين نجمي مؤكد يتم اكتشافه على الإطلاق، والعلماء الآن يكشفون أدلة عن البيئة الغريبة التي تشكل فيها - ويبدو أن تلك البيئة كانت شديدة البرودة.

تشير دراسة جديدة بقيادة باحثين في جامعة ميشيغان إلى أن المذنب وُلد في ظروف أبرد بكثير من تلك التي شكلت نظامنا الشمسي. تأتي النتائج من تحليل التركيب المائي غير المعتاد للمذنب، الذي كشف عن مستويات عالية بشكل استثنائي من الديوتيريوم، وهو شكل أثقل من الهيدروجين. نُشر البحث في مجلة Nature Astronomy وحظي بدعم من ناسا والمؤسسة الوطنية للعلوم الأمريكية والوكالة الوطنية للبحث والتطوير في تشيلي.

"تظهر ملاحظاتنا الجديدة أن الظروف التي أدت إلى تكوين نظامنا الشمسي مختلفة كثيرًا عن كيفية تطور الأنظمة الكوكبية في أجزاء مختلفة من مجرتنا،" قال لويس سالازار مانزانو، المؤلف الرئيسي للدراسة وطالب دكتوراه في قسم الفلك بجامعة ميشيغان.

تتكون جزيئات الماء من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين، مما يعطي الماء صيغته المألوفة H2O. في الماء العادي، تحتوي ذرات الهيدروجين على بروتون فقط. لكن بعض أشكال الماء تحتوي على الديوتيريوم، وهو نظير للهيدروجين يشمل بروتونًا ونيوترونًا معًا. اكتشف الباحثون أن 3I/ATLAS يحتوي على كمية عالية بشكل استثنائي من هذا الماء الغني بالديوتيريوم. بينما توجد كميات صغيرة من الماء الثقيل على الأرض وفي المذنبات داخل نظامنا الشمسي، كانت المستويات الموجودة في 3I/ATLAS أعلى بشكل كبير.

"كمية الديوتيريوم مقارنة بالهيدروجين العادي في الماء أعلى من أي شيء رأيناه من قبل في أنظمة كوكبية أخرى ومذنبات كوكبية،" قال سالازار مانزانو. وفقًا للباحثين، كانت نسبة الديوتيريوم في المذنب أعلى بحوالي 30 مرة مما تم قياسه في المذنبات من نظامنا الشمسي وحوالي 40 مرة أعلى من النسبة الموجودة في محيطات الأرض. يستخدم العلماء مستويات الديوتيريوم كنوع من البصمة الكيميائية التي تكشف الظروف التي كانت موجودة عندما تشكلت الأجرام السماوية. من خلال مقارنة هذه النسب مع تلك الموجودة بالقرب من المنزل، يمكن للباحثين استنتاج نوع البيئة التي أنتجت المذنب.

خلص الفريق إلى أن 3I/ATLAS تشكل على الأرجح في منطقة أكثر برودة مع مستويات إشعاع أقل من البيئة التي خلقت الكواكب والمذنبات في نظامنا الشمسي. "هذا دليل على أن الظروف التي أدت إلى إنشاء نظامنا الشمسي ليست شاملة في جميع أنحاء الفضاء،" قال تيريزا بانيكي-كارينيو، المشاركة في قيادة الدراسة والأستاذة المساعدة في علم الفلك بجامعة ميشيغان. "قد يبدو ذلك واضحًا، لكنه أحد تلك الأشياء التي تحتاج إلى إثباتها."

قال الباحثون إن الدراسة كانت ممكنة فقط لأن علماء الفلك اكتشفوا 3I/ATLAS مبكرًا بما يكفي لإجراء ملاحظات متابعة مفصلة. بعد الاكتشاف، حصل سالازار مانزانو والمتعاونون على وقت مراقبة في مرصد MDM في أريزونا، حيث اكتشفوا بعض العلامات الأولى لانبعاثات الغاز من المذنب (MDM تعني ميشيغان ودارتموث ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، الشركاء الأصليون للمرصد). ثم تعاون سالازار مانزانو مع بانيكي-كارينيو، التي جلبت خبرة في استخدام مصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية/تحت المليمترية، أو ALMA، في تشيلي. أجهزة ALMA حساسة بما يكفي لتمييز الماء المُديوْتَر عن الماء العادي، مما سمح للفريق بقياس النسبة بينهما بدقة.

يقول الباحثون إن هذه هي المرة الأولى التي ينجح فيها العلماء في إجراء هذا النوع من تحليل المياه على جسم بين نجمي. "وجودي في جامعة ميشيغان والوصول إلى هذه المرافق كان المفتاح لجعل هذا العمل ممكنًا،" قال سالازار مانزانو. "كنا جزءًا من فريق موهوب جدًا وذو خبرة كبيرة في مجالات متعددة، كلنا أكملنا بعضنا البعض وهذا ما سمح لنا بتحقيق ذلك."