星際天體如同宇宙信使，為人們帶來遙遠(yuǎn)恒星系統(tǒng)的“樣本”。繼2017年的“奧陌陌”和2019年的“鮑里索夫”后，第三位被確認(rèn)身份的星際訪客——彗星3I/ATLAS（編號(hào)C/2025 N1）已于2025年闖入內(nèi)太陽系。但與兩位“前輩”不同，它選擇了一條極為特殊的路徑，幾乎在行星軌道平面上“逆行”，從而為人類提供了一次前所未有的機(jī)會(huì)，觀察星際天體如何與太陽系“本地居民”發(fā)生互動(dòng)。

彗星3I/ATLAS穿越太陽系內(nèi)側(cè)的軌跡示意圖 來源：ESA NEOCC

3I/ATLAS具有逆行的近黃道軌道和相對(duì)較小的近日點(diǎn)距離，這實(shí)質(zhì)上引導(dǎo)著這位“闖入者”“逆流而行”，穿越內(nèi)太陽系天體密集區(qū)域。這顯著增加了它與本地天體——特別是主帶小行星和近地小行星——發(fā)生近距離交會(huì)乃至潛在互動(dòng)（包括碰撞）的概率。中國科學(xué)院上海天文臺(tái)研究人員與上海交通大學(xué)及烏克蘭主要天文臺(tái)的科學(xué)家合作，對(duì)這一獨(dú)特的動(dòng)力學(xué)情景進(jìn)行了研究，成果日前發(fā)表于《天文學(xué)期刊》（Astronomical Journal）。

由上海天文臺(tái)領(lǐng)銜的國際研究團(tuán)隊(duì)開展了系統(tǒng)的N體數(shù)值模擬，覆蓋2025年8月1日至2026年4月1日，旨在量化直接碰撞風(fēng)險(xiǎn)并評(píng)估潛在撞擊概率。通過篩選超過38000顆近地小行星和140萬顆主帶小行星的軌道，團(tuán)隊(duì)識(shí)別出相當(dāng)數(shù)量的近距離接近事件。研究表明，有31顆近地小行星和736顆主帶小行星與3I/ATLAS的物理距離在0.03天文單位以內(nèi)。如此高頻的交會(huì)事件凸顯了低傾角星際天體對(duì)于深入研究太陽系外物質(zhì)與本地天體間動(dòng)力學(xué)互動(dòng)的重要性。

研究中的一個(gè)典型案例是小行星2020 BG107。由于被發(fā)現(xiàn)時(shí)間短、觀測(cè)數(shù)據(jù)有限，其具體位置存在較大不確定性。團(tuán)隊(duì)通過十萬次計(jì)算機(jī)模擬推演發(fā)現(xiàn)，雖然其最可能軌道不會(huì)撞上3I/ATLAS，但考慮到誤差范圍，它與彗星核心發(fā)生撞擊的概率仍有約0.025%。更有趣的是，考慮到3I/ATLAS是一顆活躍彗星，拖著巨大的塵埃彗發(fā)，這顆小行星闖入彗發(fā)范圍內(nèi)的概率高達(dá)2.7%。若真的發(fā)生，這將成為一次天然的“超高速碰撞實(shí)驗(yàn)”，其能量遠(yuǎn)超人類實(shí)施的DART小行星防御任務(wù)，能為我們揭示星際天體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的寶貴信息。

遺憾的是，對(duì)這一具體案例的識(shí)別是事后分析的結(jié)果（實(shí)際軌道解于2025年8月21日獲得，即預(yù)測(cè)的2025年8月17日近距離交會(huì)事件發(fā)生后數(shù)天），這凸顯了及時(shí)分析以加強(qiáng)觀測(cè)努力、確認(rèn)或排除預(yù)測(cè)撞擊事件的重要性。然而，倘若此類事件真的發(fā)生，將是一次“天然的”超高速碰撞實(shí)驗(yàn)，能為研究星際天體（及小行星）內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供寶貴見解，其效果堪比DART等受控撞擊任務(wù)，但由于逆行軌道的相對(duì)速度，其能量水平將顯著更高。總體而言，結(jié)果表明星際天體與本地天體間的物理互動(dòng)在統(tǒng)計(jì)學(xué)上是可能發(fā)生的事件。

研究團(tuán)隊(duì)指出，此項(xiàng)工作的意義超出了3I/ATLAS本身。其結(jié)果可外推至“動(dòng)力學(xué)新天體”（那些首次經(jīng)過近日點(diǎn)的天體），特別是可能具有類似低傾角原始軌道的奧爾特云天體。

研究人員認(rèn)為，這項(xiàng)研究“對(duì)未來星際天體和動(dòng)力學(xué)新彗星進(jìn)行前瞻性分析提供了方法論框架。”這項(xiàng)工作也表明，內(nèi)太陽系是一個(gè)繁忙的交叉路口，在合適的軌道幾何條件下，新來者與本地天體之間的物理互動(dòng)是一種統(tǒng)計(jì)學(xué)上可能發(fā)生的現(xiàn)象，值得開展觀測(cè)計(jì)劃。

隨著美國薇拉·魯賓天文臺(tái)（LSST）等新一代巡天設(shè)備于未來十年投入運(yùn)行，預(yù)計(jì)將發(fā)現(xiàn)數(shù)十倍于現(xiàn)在的星際天體和小行星。屆時(shí)，太陽系將顯得更加“繁忙”。由上海天文臺(tái)毛銀盾研究員團(tuán)隊(duì)推動(dòng)的全球觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，長期從事近地小行星研究，特別關(guān)注快速移動(dòng)天體的高精度天體測(cè)量以及對(duì)潛在威脅小行星的碰撞評(píng)估。團(tuán)隊(duì)成果表明，相關(guān)技術(shù)能使小口徑望遠(yuǎn)鏡有效補(bǔ)償快速視運(yùn)動(dòng)，從而獲得確定這些軌道所需的精確數(shù)據(jù)。

“太陽系并非靜態(tài)家園，而是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、時(shí)有‘訪客’穿越的宇宙空間�！泵y盾表示，“理解這些訪客的軌跡及其與本地環(huán)境的互動(dòng)，是認(rèn)識(shí)太陽系演化、防御地外威脅的重要一環(huán)。”

原標(biāo)題：《太陽系“很忙”！第三顆星際來客“逆穿”太陽系，與數(shù)萬小行星擦肩而過！》

欄目編輯：馬丹

來源：作者：新民晚報(bào) 郜陽