流星進入大氣層的藝術想象圖。2014年1月8日 一顆流星劃過天際 第一顆係外流星墜入海洋 - 趣味新聞網

流星進入大氣層的藝術想象圖。

2014年1月8日，一顆流星劃過天際，墜入巴布亞新幾內亞馬努斯島（Manus Island）附近的太平洋中。這顆流星的燃燒當量約為110噸TNT炸藥。相似大小的流星並不罕見，每年都會有幾十顆這樣的流星劃過地球的天空。但是，這顆流星卻引起瞭哈佛大學天文學教授亞伯拉罕・勒布（Abraham Loeb）和他的學生埃米爾・斯拉吉（Amir Siraj）的注意。

他們經過計算發現，這顆流星來自太陽係之外的星際空間。考慮到它的發現時間早於2017年發現的係外天體奧陌陌和2019年發現的係外彗星鮑裏索夫彗星，這顆流星成為人類迄今為止發現的第一顆係外天體。雖然他們早在2019年4月就公布瞭這項研究結果，但數據有效性直到3年後的2022年3月纔得到美國政府的官方確認。

太平洋上的流星

這顆流星墜落在人跡罕至的大洋中，一顆美國軍方用來監測其他國傢導彈發射的軍事衛星上的傳感器成為記錄到這顆流星的唯一設備。由於美國國防部和美國國傢航空航天局之間有相關閤作，因此這顆流星的相關數據發錶在美國國傢航空航天局噴氣推進實驗室（JPL）近地天體研究中心（Center for Near Earth Object Studies, CNEOS）的公共數據庫上，這個數據庫上有從1988年至今由美國政府的探測器記錄到的超過900顆流星的數據。在這個數據庫中，這顆流星根據發現日期被編號為CNEOS 2014-01-08，斯拉吉在研究時則把它稱作“馬努斯島流星”（Manus Meteor）。

數據庫中記錄的這些流星的數據包括發現日期、時間、經度、緯度、高度、速度、三維速度分量、燃燒當量等。但是，在這個數據庫中，絕大多數測量數據的誤差範圍被有意略去，由此防止泄露美國軍事衛星探測能力的精確度。

2017年10月，天文學傢首次在望遠鏡中發現神秘的雪茄狀天體“奧陌陌”。此後，天文學傢根據奧陌陌的軌道進行推算，認為它不可能是太陽係內的天體，而是來自太陽係外的星際空間，因此它成為當時人類發現的第一個到訪太陽係的星際來客。天文學傢認為，因為奧陌陌起源在太陽係之外，因此從它身上我們能夠瞭解很多此前無法獲得的關於我們太陽係附近的宇宙的信息。

勒布在奧陌陌被發現後也對它進行瞭深入的研究，還提齣瞭奧陌陌是外星文明飛船的驚人觀點。雖然天文學界並不認可勒布的觀點，並且對奧陌陌的性質、分類等問題仍然存在爭議，但是在研究奧陌陌這一類係外天體具有重要意義這一點上達成瞭共識。

2019年4月，斯拉吉已經在勒布的指導下對奧陌陌進行瞭8個月的研究。當時他們考慮，除瞭奧陌陌外，是否有可能尋找其他的係外天體進行研究，並把目光鎖定在近地天體研究中心的數據庫。

經過初步的分析，斯拉吉發現2014年墜落在馬努斯島附近的這顆流星可以作為星際流星的候選者。勒布建議斯拉吉，將撞擊的速度與太陽係內小天體群的動力學特性結閤起來，估算一下這顆流星來自星際空間的可能性。沿著這條研究路徑，斯拉吉把太陽和太陽係內行星的引力影響考慮在內，提齣瞭一個更精確的方法來計算這顆流星的運動軌跡。

一波三摺的研究

在地球同太陽的這個距離上，運動速度超過大約42韆米/秒的物體會因速度太快而不能被太陽的引力所捕獲。任何運動速度超過這個天體速度極限的物體都可能來自太陽係之外的星際空間，而且如果不受阻礙的話，還會再次衝齣太陽係並返迴星際空間。

根據衛星觀測的數據，馬努斯島流星在進入地球大氣層時的速度大約為45韆米/秒，但是，這個速度中疊加瞭這顆流星相對於地球的運動以及地球環繞太陽的運動。斯拉吉使用電腦程序分離齣這些疊加效應，發現這顆流星在撞嚮地球大氣層之前從後麵追上瞭地球，與太陽的相對速度接近60韆米/秒。即使其中存在很大的誤差，他計算齣的流星飛行的軌道也很明顯不受太陽引力的束縛。

在此之後，勒布和斯拉吉還使用數據庫中和其他文獻中的其他流星的經過驗證的獨立數據，反推瞭軍事衛星的測量誤差的估計值。在這項艱苦的工作後，他們得到瞭同樣的結論――馬努斯島流星來自星際空間。2019年4月15日，斯拉吉和勒布將論文上傳到預印本網站arXiv上，公布瞭他們的發現，同時把論文投稿到學術期刊。

但是，期刊審稿人對論文中數據的誤差感到難以把握，因此不同意接收他們的論文。此後，勒布和斯拉吉獲得瞭美國洛斯阿拉莫斯國傢實驗室的兩名具有高級安全許可的科學傢艾倫・赫德（Alan Hurd）和馬特・哈文（Matt Heavner）的幫助。在很短的時間內，哈文就聯係上一位匿名分析師。正是這位分析師從軍事衛星的觀測數據中得到瞭流星的速度分量，他確認每個值的誤差都不超過10%。

斯拉吉和勒布把這個信息加入到他們的誤差分析中，得齣的結論是這顆流星來自太陽係外的可能性達到99.999%。但是，審稿人再次拒絕瞭他們的論文，這次提齣的反對意見是，這個關於誤差的聲明隻是來自與一位匿名美國政府雇員的私人通信，而不是來自美國政府的正式聲明。勒布和斯拉吉又多次嘗試，但是始終無法滿足期刊審稿人的要求。他們隻能遺憾地轉嚮其他研究，馬努斯島流星的真相就這樣懸而未決。

但是，一年之後，事情迎來瞭轉機。突破奬基金會主席皮特・沃登（Pete Worden）聯係瞭他們，並且把他們引薦給此時正在美國國防部長辦公室工作的馬特・丹尼斯（Matt Daniels）。丹尼斯閱讀瞭他們的論文，願意幫助他們獲得來自美國政府的證明。又經過一年的美國政府內部的層層審批後，2022年3月，丹尼斯終於獲得瞭來自美國太空軍副司令約翰・肖（John Shaw）中將和太空軍空間作戰司令部首席科學傢喬爾・莫澤（Joel Mozer）對誤差的官方證明。這份由約翰・肖中將簽署的聲明指齣：“莫澤博士確認，報告給美國國傢航空航天局的速度估計足夠精確，可以證實一條星際軌跡。”

這樣，勒布和斯拉吉就獲得瞭對這顆流星來自太陽係外這個結論的有力支持。在最初的發現過瞭3年後，他們的研究能夠確認流星CNEOS 2014-01-08是人類目前已知的首顆星際流星。

奧陌陌的藝術想象圖。（歐洲南方天文台/圖）

星際來客的曆史

2017年10月19日晚，美國夏威夷大學的天文學傢羅伯特・威裏剋（Robert Weryk）發現瞭一個此前從未被記錄在冊的小天體。經過此後一個多月的觀測，天文學傢確認它來自太陽係之外。

天文學傢通常會將新發現的小天體歸類到彗星或者小行星中，但是這個小天體卻不具有彗星或者小行星的典型特徵，而且此前發現的所有彗星和小行星都來自太陽係內部的某個區域。負責為新發現的天體命名的國際天文學聯閤會（IAU）創造瞭一個不同於彗星（C）和小行星（A）的新類彆――星際天體（I）――來給這個天體命名。這個係外天體的正式科學名稱是“1I/2017 U1”，其中1I中的1代錶這類天體中的第一個，I代錶星際（Interstellar）。作為這個天體的發現者，夏威夷哈雷阿卡拉天文台的天文學傢用當地語言中的 Oumuamua命名它，這個詞在當地語言中的意思是“第一位來自遠方的使者”，翻譯成中文為“奧陌陌”。

奧陌陌是天文學傢發現的第一個星際天體，因此他們對奧陌陌的到來實際上沒有準備。當他們發現的時候，奧陌陌已經在飛離我們的路上。很快，又小又暗的奧陌陌就消失在光學望遠鏡的視野中，天文學傢希望用斯皮策空間望遠鏡在紅外波段進行追蹤的努力也以失敗而告終。

2019年8月30日，來自剋裏米亞半島MARGO天文台的業餘天文學傢根納季・鮑裏索夫（Gennady Borisov）發現瞭一個看起來像是彗星的天體，他是用自製的0.65米口徑望遠鏡發現這個天體的。在此後一周的時間裏，來自世界各地的天文學傢對它進行瞭觀測，從而獲得瞭足夠的數據。國際天文學聯閤會小行星中心（IAU Minor Planet Center）初步計算齣它的軌道，證明它是來自太陽係外的天體。

由於它是當時天文學傢發現的第二個來自太陽係外的天體，因此被命名為2I。同時，國際天文學聯閤會依照以發現者的名字命名彗星的慣例，將這個天體命名為2I/Borisov，即鮑裏索夫彗星。

鮑裏索夫彗星在2019年12月7日到達近日點，此時它距離太陽2個天文單位，距離地球也是2個天文單位。此後，它開始逐漸遠離太陽，最終飛齣太陽係。與奧陌陌不同，由於天文學傢發現較早，因此有比較充裕的時間對鮑裏索夫彗星進行細緻的觀測。觀測結果顯示，鮑裏索夫彗星雖然來自太陽係外，但是與太陽係內的其他彗星相比沒有什麼特彆之處。

無論是奧陌陌還是鮑裏索夫彗星，都已經離開我們；而作為得到認證的第一個係外天體，與地球“親密接觸”的馬努斯島流星對於我們研究係外天體無疑具有重要的價值。

係外信使的寶藏

斯拉吉認為，在確認馬努斯島流星來自太陽係外之後，我們能夠得到很多有價值的信息。首先，這顆流星的大小暗示每顆恒星在生命周期內都會産生巨大數量的類似天體，這樣我們纔有可能觀測到這樣的流星，同時也預示未來我們有機會發現更多的星際流星。根據他們的估計，對太陽係附近的每個行星係統來說，都會有0.2~20倍地球質量的物質被拋射齣來，最終形成這樣的星際流星。

同時，馬努斯島流星的高速度說明它可能是從銀河係厚盤內的另一個行星係統的內部也就是靠近中心恒星的位置被拋射齣來的。這一點令人有些驚訝，因為一般而言，我們可能會認為星際天體起源於距離恒星非常遙遠的環繞恒星的地區，也就是來自恒星係統外圍的彗星雲，因為那裏有相對較低的逃逸速度。

目前，天文學傢已經擁有比較成熟的流星數據庫。與此同時，他們也希望建設新的觀測網絡，以便在未來對星際流星進行研究。實時觀測一顆星際流星的燃盡過程將使我們可以進行光譜學研究，從而分析它的化學成分，獲得對於其他行星係統的化學情況的瞭解。

研究星際天體最直接、最有效的方式莫過於獲得這些天體的物理樣本。斯拉吉和勒布正在研究到馬努斯島附近的太平洋洋底去尋找流星碎片是否可行以及在科學上會有哪些可能的收獲。任何在未來發現的足夠大的星際流星也會産生很多碎片，我們也可以對這些碎片進行追蹤和分析。此外，還有另一種獲得樣本的方式，就是派探測器前往這些星際天體去獲取樣本。這正是由勒布發起的伽利略計劃（Galileo Project）的目標之一，斯拉吉也是項目組成員之一。通過與美國國傢航空航天局新視野號（New Horizons）任務首席科學傢艾倫・斯特恩（Alan Stern）的閤作，他們已經獲得瞭資助，對前往未來發現的星際天體的太空任務進行概念研發。

星際流星研究這樣一個新的領域，對於幫助我們認識自身在宇宙中的位置會有很大的幫助。進一步研究馬努斯島流星的各種性質將為我們提供認識我們附近的宇宙環境的全新視角。將馬努斯島流星的特徵與奧陌陌和鮑裏索夫彗星的特徵進行比較，我們也有望對星際天體獲得更加全麵的瞭解。

這些係外信使攜帶著宇宙、星係、行星係統起源和演化的秘密，在無數次與地球擦肩而過或者“親密接觸”後，終於進入瞭天文學傢的視野，成為值得發掘的巨大寶藏。

南方周末特約撰稿 鞠強