IT之家 5 月 6 日消息，在太陽(yáng)系遙遠(yuǎn)冰冷的外圍區(qū)域，有一顆體積極小的天體竟神秘地生成了大氣層，科學(xué)家對(duì)其形成的方式與原因百思不得其解。

一種推測(cè)是，該大氣層由冰火山活動(dòng)形成，本質(zhì)上就是冰封火山噴發(fā)。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，大氣層的形成可能與天體撞擊有關(guān)；但若是撞擊所致，這次撞擊必然發(fā)生在相對(duì)較近的時(shí)期，因?yàn)槿绱讼”〉拇髿鈱訒?huì)不斷向太空散逸，千年之內(nèi)便會(huì)徹底消失。

據(jù)IT之家了解，這顆擁有大氣層的天體編號(hào)為 (612533) 2002 XV93，屬于海王星外天體。這類天體位于最外側(cè)行星海王星軌道之外的柯伊伯帶中。更具體地說，其屬于冥族小天體，和冥王星一樣，與海王星形成 2:3 軌道共振：海王星每繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)三圈，該天體就繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)兩圈。

此外，(612533) 2002 XV93 的體型遠(yuǎn)小于冥王星：其直徑約 500 公里，而冥王星直徑達(dá) 2377 公里。

冥王星質(zhì)量足夠大，運(yùn)行至近日點(diǎn)（橢圓軌道上距離太陽(yáng)最近的位置）時(shí)，能夠維系一層稀薄的外逸層大氣。冥王星表面還留存著分子氮、甲烷、一氧化碳等冰體，這些物質(zhì)可以升華成氣體。冥王星公轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)達(dá) 248 年，當(dāng)它逐漸遠(yuǎn)離太陽(yáng)時(shí)，這些氣態(tài)物質(zhì)又會(huì)重新凝結(jié)凍結(jié)在星球表面。

然而，人類從未在柯伊伯帶及更遠(yuǎn)區(qū)域發(fā)現(xiàn)過其他擁有外逸層的天體，僅在冥王星的同等級(jí)矮行星鳥神星上檢測(cè)到過甲烷釋氣現(xiàn)象。2024 年 1 月 10 日，(612533) 2002 XV93 發(fā)生掩星現(xiàn)象（從恒星前方掠過），參與此次觀測(cè)的日本專業(yè)及業(yè)余天文學(xué)家，原本也沒預(yù)料到會(huì)發(fā)現(xiàn)它存在大氣層。

倘若 (612533) 2002 XV93 完全沒有大氣，從地球視角看，它掠過恒星前方時(shí)，恒星光芒會(huì)瞬間消失。但實(shí)際觀測(cè)情況并非如此。

從地球上，這類恒星掩星現(xiàn)象僅能在地球表面極狹窄的帶狀區(qū)域內(nèi)觀測(cè)到。通過在該帶狀區(qū)域邊緣布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，天文學(xué)家便能測(cè)算出掩星天體的大小與形狀。

為此，日本國(guó)立天文臺(tái)石垣島天文臺(tái)的有松航領(lǐng)導(dǎo)一支由專業(yè)和業(yè)余天文學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)，于 2024 年 1 月 10 日，在日本四個(gè)不同觀測(cè)點(diǎn)，對(duì) (612533) 2002 XV93 遮掩一顆 15 等恒星的過程展開觀測(cè)。（恒星的星等代表其亮度，例如月球星等約為 - 12 等，因此 15 等恒星十分昏暗。）

觀測(cè)團(tuán)隊(duì)使用的設(shè)備包括：東京大學(xué)木曾天文臺(tái)口徑 1.05 米的專業(yè)望遠(yuǎn)鏡，以及搭載互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體相機(jī)的業(yè)余級(jí) 200 毫米、250 毫米望遠(yuǎn)鏡。這類相機(jī)靈敏度極高，能夠捕捉到恒星光芒在被天體邊緣遮擋前逐漸變暗的過程。只有天體存在大氣層時(shí)，星光才會(huì)被大氣衰減、折射，出現(xiàn)這種漸變遮光現(xiàn)象。

這層外逸層極為稀薄，表面氣壓僅為 100 至 200 納巴，相當(dāng)于地球大氣壓強(qiáng)的五百萬(wàn)到一千萬(wàn)分之一。作為對(duì)比，冥王星稀薄大氣層的平均表面氣壓約為 10 毫巴。

目前，(612533) 2002 XV93 的大氣成分尚無(wú)定論。按冥王星的規(guī)律推測(cè)，它本該擁有以氮?dú)鉃橹�、夾雜微量甲烷和一氧化碳的大氣，但詹姆斯?韋伯空間望遠(yuǎn)鏡此前觀測(cè)并未在其表面發(fā)現(xiàn)可升華成大氣的這類冰體。同時(shí)，該天體表面溫度僅比絕對(duì)零度高出 40 至 50 攝氏度，低溫環(huán)境下，水冰和干冰也根本無(wú)法升華成氣態(tài)。

既然上述可升華冰體都不存在，這層大氣究竟從何而來(lái)？有松航團(tuán)隊(duì)提出了兩種解釋，但均存在難以自洽的疑點(diǎn)。

第一種假說：一顆彗星天體撞擊了 (612533) 2002 XV93，大氣氣體來(lái)自撞擊天體本身。但該天體引力微弱，大氣會(huì)持續(xù)向太空逃逸，僅能維持千年左右。若該假說成立，就意味著人類極其幸運(yùn)，恰好在這場(chǎng)罕見撞擊發(fā)生的同期觀測(cè)到了這顆天體。

究竟是驚天巧合，還是純粹的運(yùn)氣？

另一種假說：可升華的冰體埋藏在天體地表之下，經(jīng)由某種冰火山活動(dòng)被釋放至地表。但目前科學(xué)界尚不清楚，究竟是什么能量在驅(qū)動(dòng)這類地質(zhì)活動(dòng)。

無(wú)論成因如何，(612533) 2002 XV93 外逸層的發(fā)現(xiàn)，顛覆了人類以往對(duì)“哪些天體能夠維系大氣層”的認(rèn)知。

研究團(tuán)隊(duì)在論文中表示：“這一發(fā)現(xiàn)表明，‘只有大型行星才能形成全球性濃密大氣’的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，必須重新修正�！�

下一步研究重點(diǎn)是探明該天體的大氣成分，而這項(xiàng)任務(wù)最適合由詹姆斯?韋伯空間望遠(yuǎn)鏡完成。長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)大氣密度變化也能提供關(guān)鍵線索：若未來(lái)數(shù)年大氣密度持續(xù)下降，說明大氣源自天體撞擊，氣體正不斷向太空散逸；若密度保持穩(wěn)定，則意味著大氣有持續(xù)的內(nèi)部釋氣補(bǔ)給。

該研究成果已于 5 月 4 日發(fā)表在《自然?天文學(xué)》期刊上。

參考資料：

• https://www.nature.com/articles/s41550-026-02846-1