23 октября 2026 года в Nature Astronomy вышла статья группы под руководством Натана Рота из Американского университета и Центра космических полётов имени Годдарда НАСА. Астрономы измерили в метане межзвёздной кометы 3I/ATLAS отношение дейтерия к обычному водороду: (3,18 ± 0,30)%. Это примерно в 13 раз больше, с погрешностью ±2, чем у кометы 67P/Чурюмова-Герасименко, единственной другой кометы, где находили дейтерированный метан CH₃D. Наблюдения провели с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» 22 и 23 декабря 2025 года, когда комета была примерно в 2,4 раза дальше от Солнца, чем Земля.

Дейтерий отличается от обычного водорода лишним нейтроном в ядре. В молекуле метана CH₄ он может занять место одного из атомов водорода, и тогда получается CH₃D. Инфракрасная подпись молекулы меняется, но сигнал дейтерированного варианта заметно слабее. Исследователи моделировали и вычитали излучение других газов в коме, а затем искали слабые следы CH₃D между куда более яркими линиями обычного метана.

Почему холодный газ удерживает дейтерий

При очень низких температурах часть химических реакций помогает дейтерию закрепляться в молекулах, а реакции, которые возвращают обычный водород, идут медленнее. При температуре около 10 кельвинов выше абсолютного нуля этот перевес становится заметным. На пылинках постепенно нарастает лёд, обогащённый дейтерием, и часть такого льда потом входит в состав кометы.

Представим условную смесь газа при 10 кельвинах, где дейтерий уже сидит в молекуле. Чтобы дейтерий снова уступил место обычному водороду в молекуле, нужен запас энергии, а при таком холоде подходящая обратная реакция идёт медленно. Дейтерий успевает накопиться, прежде чем химия его «разбавит». Граница у этой аналогии простая: она показывает направление процесса, но не заменяет расчёт конкретной смеси и учёт пыли, излучения и космических лучей.

Поэтому высокое D/H говорит об условиях, при которых замерзало вещество, а не только о самом факте межзвёздного происхождения. Межзвёздное происхождение 3I/ATLAS само по себе означает лишь, что комета сформировалась за пределами Солнечной системы. Отношение дейтерия к водороду добавляет сведения о том, при каких условиях замерзали её вещества. В той же комете D/H метана примерно втрое выше D/H воды. Команда предполагает, что метан мог сформироваться позже воды, когда окружающая химия успела сильнее сконцентрировать тяжёлый изотоп.

Что измерение говорит и чего не говорит

Авторы считают полученное значение совместимым с гипотезой, что лёд 3I/ATLAS образовался в холодной межзвёздной или протозвёздной среде, бедной элементами тяжелее гелия, при высокой интенсивности облучения космическими лучами. Энергичные частицы запускают реакции, которые помогают удерживать дейтерий. Но это правдоподобная история, а не однозначно установленное место рождения кометы.

Для прямого сравнения не хватает измерений D/H метана в далёких областях звездообразования. Немногие химические модели, которые дают такие оценки, показывают значения ниже измеренного. Поэтому 3I/ATLAS ставит перед моделями конкретную задачу: объяснить, почему в его метане так много тяжёлого водорода. Если вы разбираете подобную публикацию для учебной работы, пригодится материал о том, как готовят научные статьи: от структуры до работы с источниками.

Схема объясняет, как очень холодная химия помогает накопить дейтерий в метановом льду и как этот избыток отражается в измеренном отношении D/H.

Фото: Jason Pittman / Pexels