如何看待新闻《NASA 在太阳系内发现了一个不明飞行物，它来自太阳系以外》？

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新闻地址：http://mp.weixin.qq.com/s/8q3FiBjqYXRs1NJQkcjjEw
关键点：垂直切入黄道面，利用太阳引力加速，大于第三宇宙速度
相关问题：如何评价人类首次发现进入太阳系的系外天体A/2017 U1?

本文选自网络：
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volcanooo

（先前跑错片场了……捂脸）
一张图告诉你这个天体怎么个与众不同：

我下载了JPL小天体数据库里所有在册天体的轨道数据，把所有748525个天体画在偏心率-轨道倾角两个维度的参数平面上，结果如图所示。
绝大部分天体分布在左下角，轨道偏心率小于1、轨道倾角小于35度。它们的在椭圆轨道上绕太阳旋转，偏心率越接近0，轨道越圆；轨道倾角越接近0，天体轨道面越接近黄道面（地球公转轨道面）。
所以这部分天体都是我们熟知的那些矮行星、小行星、彗星。
在偏心率为1的地方，有一些数据点摆成了一个竖线：它们偏心率为1，意味着它们在抛物轨道上运动。抛物轨道的意思是，在无穷远处，它们的速度几乎为零。这些天体本来存在于太阳系边缘的奥尔特云中，在极缓慢的运动中偶然受到一些扰动，掉入内太阳系。由于奥尔特云呈球形分布，它们可以从各个方向掉进来，所以轨道倾角也从0到180度均有分布。
而再往右，远离偏心率等于1的竖线处，豁然冒出一个孤立的数据点，它就是A/2017 U1。
它的偏心率达到了近1.2，轨道倾角为123°，与其他所有太阳系内小天体格格不入。
偏心率显著大于1，意味着它在无穷远处（太阳的引力范围之外）仍然有着不为0的速度，这个初始的速度很有可能是它在之前的母星周围，遭到引力弹射而获得的。
所以我们认为它很有可能来自太阳系以外，是一个“星际来客”。


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volcanooo

NASA的官方报道简单来说是这个意思：可能是人类恰好观测到的第一个可能是小行星也可能是彗星的可能是太阳系外的天体。
信息主要有三点：


1。为什么说可能来自太阳系之外？
因为太阳系内物质基本都由最原始的吸积盘发展而来，在这里形成的物质都会保持一定的初始旋转角动量，换句话说：大致在同一个叫做黄道平面的平面内围绕中心恒星旋转。比如太阳系内的八大行星、矮行星、小行星、彗星甚至卫星（它们其实是一边围绕行星运动一边被行星带着围绕太阳运动）。
所以它们是老老实实被太阳引力束缚着，不管你快（水星）还是慢（柯伊伯带的超长周期彗星），都得老实待着。

图片来自NASA/JPL官网：https://www.nasa.gov/feature/jpl/small-asteroid-or-comet-visits-from-beyond-the-solar-system
所以当这货以近乎垂直黄道平面的方式进入太阳系，而且从它的观测轨迹来看要么周期非常长，要么极有可能是只造访太阳一次的双曲线轨道、可能以后再也不来了。所以它极有可能不是来自太阳系的星际物质。


2。为啥NASA不说它是不明飞行物？
估计马上无脑公众号就开始推《天外UFO密访太阳系》这种大新闻了，人家专门搞这个的NASA怎么不这样说？
因为有很重要的两条判断：

不管它速度怎样，它的运动全程就是一个没有任何动力的小型天体在万有引力作用下的标准轨道啊，和人类预测观测的一毛一样。不管是借助太阳引力加速还是怎样，这都是极其正常的天体运动轨迹，它没有过任何自主变速动作，和人类观测的其他任何太阳系内乃至外星系天体符合的运动规律完全吻合。你家UFO飞这么慢？到最后地球外离开的时候才飞个40多千米/秒？这在星际空间里啥都不是好么？而且因为没有动力它还在被太阳不断引力减速，推测出的最终速度在25.5千米/秒附近。朱诺号的极限速度曾经达到过73.6千米/秒，以这个极限速度都要飞上17000年才能到距离太阳最近的恒星比邻星（4.22光年）。然后你家UFO还据说往飞马座飞去了，据说飞马座的M15星云都距离我们33000光年，你这个打算怎么个飞法，不回家了？

3。为啥说是人类发现的可能首个？
NASA的新闻里用了各种可能，比如说我们不确定它是误入飞过来一次就被甩飞的小行星，还是未来会重回太阳系的周期非常长非常长的彗星。
而且从理论上讲，太阳系这种造访的意外天体应该很多，只不过这次是恰好被夏威夷的望远镜无意观测到了、而且恰好是距离我们这么近能够看到，所以NASA先给个带了无数个可能的说法。


不过中文翻译真是够了，想造个大新闻也认真看着翻译啊，不说信达雅但要好歹正确嘛。你把人家的星际巡航速度（无限远处的速度）

cruising through interstellar space at a brisk clip of 15.8 miles (25.5 kilometers) per second

直接翻译成了

以每秒25.5公里的速度，和几乎垂直的夹角，一头扎入了太阳系的黄道面

我的天哪，这么慢的速度竟然还没被太阳引力给束缚住，你让围着太阳运动47.4千米/秒的水星（水星轨道内部的环绕速度更高）和运动29.8千米/秒的地球脸往哪儿搁？
它们都这么努力了，还被太阳拽的死死的，无法挣脱。
你这样搞岂不是搞得我们的地球母亲都很没有面子？

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相比起它的偏心率之大，我更震惊的是——这居然不是一颗彗星！它从水星轨道内部穿过，都没有产生彗尾，这只能说明它以前是在原生行星系的“冻结线”内部运行的，这里距离恒星太近温度过高，从而没有保存挥发性物质。


相比起奥尔特云那些千年万年不见光明的冰坨子，这颗小天体真正从一颗恒星的附近运行到了另一颗恒星的附近。要知道，从很靠近一颗恒星的地方达到逃逸轨道有多么困难！人类至今用上了引力弹弓也只不过发射了5个逃逸物体。


要我幻想的话，就是数千数万年前，数光年外，一个与太阳系黄道面垂直的行星系里，一颗恒星近旁的小行星不慎贴着一颗大行星飞过，天然形成了一次完美的重力助推，形成的双曲线轨道的一条渐近线近乎完美地指向了太阳几万年后将要运行到的地方。

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我也来凑个热闹。感谢 @太空精酿 的回答。 @刘博洋 跑错地方了哈哈，大家可以看这里 刘博洋：如何评价人类首次发现进入太阳系的系外天体 A/2017 U1?
作为一个做天体化学的人，看到这个新闻，想想都兴奋。虽然——这次我们肯定来不及做出响应了，但肯定还有下次。

A/2017 U1 的运行轨迹。9 月 9 日到达近日点，箭头所指的是现在的位置，它已经在离开太阳系，再次奔向茫茫宇宙的路上了。图片来源：NASA/JPL-Calteh
为什么说 A/2017 U1 很可能来自太阳系之外，这个太空精酿和刘博洋的回答已经解释得很清楚了。对于研究行星形成和生命起源的科学家来说，这样的外来之物简直就是送上门的福利。
我们一直想搞清楚，在行星系统形成的过程中，到底有哪些化学物质可以在星际空间中被合成出来。除太阳系，其他的行星系统或者说恒星形成区，都离我们非常遥远，近则几百光年，远则数万光年。我们观测它们的唯一方式，就是通过望远镜被动地接受来自那里的光，从光谱中获取一些化学物质的信息。我在我的回答 Luyao Zou：我们平常所学的化学知识在宇宙中是不是没多大用处？ 中介绍了光谱学在天体化学中的应用。
尽管光谱学方法非常强大，现在也在不断地发现新的成果，但是在分析化学物质成分上，总是有局限性的。为什么这么说呢？能够鉴别分子组成的光谱学方法，大致是两种。一种是我自己的研究方向，我非常喜欢的，微波毫米波光谱，探测的是分子的转动。另一种是大家更为熟悉的红外光谱，探测的是分子的振动。这两种光谱的机制不一样。
微波毫米波是发射光谱，它要求：1. 分子是气体的状态，2. 分子的量非常大。满足这两点要求，望远镜才能收集到足够的信号。因此，微波毫米波光谱通常只能用来观测行星系统形成之前的分子星云，而当行星系统差不多形成之后，空间中残余的气体已经很少了，没办法看到。此外，尽管微波毫米波是可以明确确定分子结构的光谱，而且分辨率非常高。但是它要求分子有永久偶极矩（见氢分子的诞生），因此，非极性分子，比如甲烷和氮气，是无法直接探测到的。而且，分子越大，它的发射光谱也相对越微弱。对具有生物活性的有机大分子来说，它们即使在星际空间存在，气相中的含量可能也非常低，光谱非常微弱，很难被观测到。

赫谢尔空间望远镜的亚毫米波光谱数据。光谱谱线宽度约 50 MHz，即 42 nm。图片来源：S. Wang et al., Astronomy & Astrophysics, 2011, 527, A95
红外光谱是吸收光谱。它要求，存在一个背景光源，通常是恒星的星光。但是，红外光谱有两个硬伤：1. 从化学上看，红外光谱只能确定分子的官能团或者非常小的小分子，而不是分子本身的类型。所以你只能知道，哦，这里有一个甲基（意味着有有机物），这里有一个羟基（意味着有水），这里有一个二氧化碳的峰。2. 红外光谱通常都是星际空间中冰的光谱，而化学物质在冰中，吸收峰会因为固体环境而展宽，这展宽很厉害，于是光谱分辨率很低，也就意味着光谱谱线可以分辨的物质种类有一个很有限的上限（一段光谱能分辨出 X 个峰，那撑死了对应 X 个物质）。比如下图，Spitzer 望远镜的数据，你们感受一下，这一个峰，就横跨了数微米的光波波长；这段光谱理论上能够分辨出的物质上限，可能只有 10 个左右。对比上图，波长的分辨率在几十纳米。因此，红外光谱无力鉴别具有生物活性的有机大分子。

斯皮策（Spitzer）太空望远镜拍摄到的星际尘埃和冰。图中彩色的谱带，青色的是水冰，绿色的是二氧化碳冰，橙色的是甲醇，红色的是甲烷气体，而10微米处宽大的灰色线来自硅酸盐。图片来源：NASA/JPC-Caltech
上面扯了这么多，是想说啥呢？是想说，我们现在拥有的光谱学方法，其实很难确认，生物大分子能否在太空中被合成。到目前为止，太空中，我们连最简单的糖（甘油醛）和氨基酸（甘氨酸）都没有找到，更别说有没有核糖，有没有多肽，有没有脂肪酸，这些疑问了。
现在好了，有了一个天外来客。如果我们能够抓住这个机会，发一个探测器上去，抓一把上面的物质来分析；或者更干脆，如果有技术能够直接把它拖回地球（我 YY 的，现在的技术应该没有能力做到把几十千米/秒高速运动的物体停下来），送到地面实验室上来做分析，那……哈哈哈！化学家们笑开了花！因为——在地面上，我们分析化学成分的手段，可不要太多：
有机物表征的三大手段：高效液相色谱/气相色谱+质谱联用，核磁共振，红外光谱，全都可以派上用场。我们还可以做显微镜切片，直接观测它的表面和内部；我们可以做扫描和透射电镜，观测它的内部微观结构；我们可以做粉末 X 光衍射，判断它的矿物组成……关键是，这些都是化学界分析物质组成的常规技术了，用了几十年了，可靠性和稳定性都有极高的保证！

高效液相色谱（HPLC）。图片来源：维基百科
如果能够实地采样，那这些从其他行星系统来的信使，上面究竟有没有携带氨基酸？蛋白质？核酸？立马就能搞清楚了，铁证如山。天体化学中的一大悬案，可以瞬间被解决。
很可惜，这回肯定是赶不上了。而且，从这次的经验来看，这样的天外来客，在太阳系地球轨道内停留的时间，可能只有一两个月。从发现它的行踪开始，我们能不能在如此短的时间内，确定它的轨道，并且调集资源发射探测器登陆，我不知道。看上去是很有技术难度的，@太空精酿 你怎么看？
不过，即便我们错过了探测系外来客物质的好机会，它仍旧给我们带来了一些信息。通过计算它的轨道，我们可以反推出这个天体进入太阳系之前的速度。这个速度，应该是它从被其他行星系统中抛射出来时，获得的速度。这个速度，可以作为一个数据，验证我们现有的行星系统形成的动力学模型的正确性。