科學(xué)家在太陽系邊緣發(fā)現(xiàn)一顆星球，難以置信，它竟有大氣層

在海王星軌道之外，太陽系的極寒邊緣，有著一片名為柯伊伯帶的神秘區(qū)域。

這里散落著無數(shù)自太陽系誕生之初就留存下來的冰質(zhì)小天體，天文學(xué)家統(tǒng)稱它們?yōu)?strong>海王星外天體。

長(zhǎng)久以來，學(xué)界一直認(rèn)為，在這片遙遠(yuǎn)的極寒之地，只有矮行星冥王星能憑借自身引力吸附一層稀薄的大氣，哪怕是鬩神星、鳥神星這些直徑超1000公里的同類天體，都從未探測(cè)到大氣存在的明確信號(hào)。

直到2024年1月的一次星空觀測(cè)，這個(gè)延續(xù)了數(shù)十年的認(rèn)知，被徹底打破了。

這項(xiàng)顛覆的研究于2025年5月發(fā)表在頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然天文學(xué)》上。

2024年1月10日，天文學(xué)家精準(zhǔn)預(yù)測(cè)到，一顆編號(hào)為2002 XV93的海王星外天體，它將從一顆遙遠(yuǎn)的亮恒星前方掠過，這種天文現(xiàn)象我們稱為恒星掩星，它就像一場(chǎng)微型的日食，是天文學(xué)家窺探遙遠(yuǎn)小天體細(xì)節(jié)的絕佳機(jī)會(huì)。

如果小天體周圍存在大氣，恒星的光芒就會(huì)在穿過大氣時(shí)被折射、削弱，留下獨(dú)特的亮度變化痕跡。

為了抓住這次難得的機(jī)會(huì)，天文學(xué)家在四個(gè)預(yù)設(shè)站點(diǎn)中，選了三個(gè)天氣良好的點(diǎn)位布下觀測(cè)網(wǎng)，按照原本的推測(cè)，如果2002 XV93是一顆沒有大氣的光禿禿的冰球，那么當(dāng)它擋住恒星時(shí)，受衍射效應(yīng)和恒星自身角直徑的限制，星光會(huì)在不到0.1秒的時(shí)間里完成驟降與驟升，過程快到幾乎無法分辨，看起來就像瞬間切換一樣。

但實(shí)際傳回的觀測(cè)數(shù)據(jù)，卻讓所有人大吃一驚：

第一個(gè)觀測(cè)站點(diǎn)的記錄顯示，恒星的亮度并非陡升陡降，而是經(jīng)歷了一段持續(xù)約1.5秒的平滑漸變，慢慢變暗，又慢慢恢復(fù)。第二個(gè)站點(diǎn)雖未觀測(cè)到天體本體遮擋星光的現(xiàn)象，卻捕捉到了一段約10秒的亮度緩慢下降信號(hào)，同樣印證了大氣折射帶來的特殊變化。

這個(gè)看似不起眼的漸變信號(hào)，就是大氣存在的鐵證。

團(tuán)隊(duì)通過光線追蹤模型反復(fù)計(jì)算驗(yàn)證，最終確認(rèn)：2002 XV93的周圍，確實(shí)包裹著一層極稀薄的大氣。

測(cè)算結(jié)果顯示，這層大氣的表面壓強(qiáng)在100-200納巴之間，大約只有冥王星大氣壓強(qiáng)的百分之一，但也比此前在鬩神星、鳥神星等更大的海王星外天體上測(cè)得的大氣壓強(qiáng)上限，還要高出數(shù)十甚至上百倍。

這個(gè)發(fā)現(xiàn)，直接挑戰(zhàn)了天文學(xué)家對(duì)小天體大氣的傳統(tǒng)認(rèn)知。

2002 XV93的半徑約250公里，直徑約500公里，還不到月球直徑的七分之一。

按照此前的理論，這么小的天體，引力弱到根本無法長(zhǎng)期束縛大氣分子，氣體分子會(huì)發(fā)生流體動(dòng)力學(xué)逃逸，在遠(yuǎn)短于太陽系年齡的時(shí)間里散逸到星際空間，根本不可能長(zhǎng)期留存。

而更讓人意外的是，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的近紅外觀測(cè)結(jié)果顯示，這顆小天體的表面沒有發(fā)現(xiàn)可直接升華為氣體的揮發(fā)性冰的顯著特征，這意味著它根本沒法靠表面冰的升華，持續(xù)補(bǔ)充大氣。

所以，這層憑空出現(xiàn)的大氣，到底從何而來？

天文學(xué)家提出了兩種最有可能的解釋。

第一種可能，是來自它內(nèi)部的類冰火山釋氣活動(dòng)。

雖然這么小的天體內(nèi)部的原生熱量按理說早已冷卻殆盡，但如果它的地下冰層中混有氨、甲醇這類防凍物質(zhì)，它就能讓冰層下的液態(tài)物質(zhì)保持不凍，順著地殼的裂縫滲漏或噴發(fā)到表面，從而釋放出氣體補(bǔ)充大氣。

第二種可能，是源于一次近期的撞擊事件。

或許在近百年內(nèi)，一顆攜帶大量揮發(fā)性物質(zhì)的彗星或小冰體撞上了2002 XV93，撞擊產(chǎn)生的熱量把地下封存的揮發(fā)性物質(zhì)釋放出來，形成了這層臨時(shí)的大氣。

按照模型測(cè)算，這種撞擊形成的大氣，壽命通常不到100年，所以若是這種情況，我們觀測(cè)的時(shí)機(jī)恰好撞見了它短暫存在的窗口期。

在接下來的幾年里，天文學(xué)家會(huì)持續(xù)追蹤這顆小天體，如果它的大氣壓強(qiáng)在未來持續(xù)下降、最終消失，就能印證撞擊起源的猜想；如果大氣一直穩(wěn)定存在，甚至出現(xiàn)周期性變化，就說明它的內(nèi)部真的有持續(xù)活躍的釋氣活動(dòng)。