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，墜入巴巴新幾內亞馬努斯島（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。相似大小的流星并不罕見，每年都會有幾十顆這樣的流星劃過地球的天空。但是，這顆流星卻引起了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，這顆流星來自太陽系之外的星際空間。考慮到它的發現時間早于2017年發現的系外天體奧陌陌和2019年發現的系外彗星鮑裡索夫彗星，這顆流星成為人類迄今為止發現的第一顆系外天體。雖然他們早在2019年4月就公布了這項研究結果，但資料有效性直到3年後的2022年3月才得到美國政府的官方确認。
太平洋上的流星
這顆流星墜落在人迹罕至的大洋中，一顆美國軍方用來監測其他國家飛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裝置。由于美國國防部和美國國家航空航天局之間有相關合作，是以這顆流星的相關資料發表在美國國家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）的公共資料庫上，這個資料庫上有從1988年至今由美國政府的探測器記錄到的超過900顆流星的資料。在這個資料庫中，這顆流星根據發現日期被編号為CNEOS 2014-01-08，斯拉吉在研究時則把它稱作“馬努斯島流星”（Manus Meteor）。
資料庫中記錄的這些流星的資料包括發現日期、時間、經度、緯度、高度、速度、三維速度分量、燃燒當量等。但是，在這個資料庫中，絕大多數測量資料的誤差範圍被有意略去，由此防止洩露美國軍事衛星探測能力的精确度。
2017年10月，天文學家首次在望遠鏡中發現神秘的雪茄狀天體“奧陌陌”。此後，天文學家根據奧陌陌的軌道進行推算，認為它不可能是太陽系内的天體，而是來自太陽系外的星際空間，是以它成為當時人類發現的第一個到訪太陽系的星際來客。天文學家認為，因為奧陌陌起源在太陽系之外，是以從它身上我們能夠了解很多此前無法獲得的關于我們太陽系附近的宇宙的資訊。
勒布在奧陌陌被發現後也對它進行了深入的研究，還提出了奧陌陌是外星文明飛船的驚人觀點。雖然天文學界并不認可勒布的觀點，并且對奧陌陌的性質、分類等問題仍然存在争議，但是在研究奧陌陌這一類系外天體具有重要意義這一點上達成了共識。
2019年4月，斯拉吉已經在勒布的指導下對奧陌陌進行了8個月的研究。當時他們考慮，除了奧陌陌外，是否有可能尋找其他的系外天體進行研究，并把目光鎖定在近地天體研究中心的資料庫。
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，将撞擊的速度與太陽系内小天體群的動力學特性結合起來，估算一下這顆流星來自星際空間的可能性。沿着這條研究路徑，斯拉吉把太陽和太陽系内行星的引力影響考慮在内，提出了一個更精确的方法來計算這顆流星的運動軌迹。
一波三折的研究
在地球同太陽的這個距離上，運動速度超過大約42千米/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系之外的星際空間，而且如果不受阻礙的話，還會再次沖出太陽系并傳回星際空間。
根據衛星觀測的資料，馬努斯島流星在進入地球大氣層時的速度大約為45千米/秒，但是，這個速度中疊加了這顆流星相對于地球的運動以及地球環繞太陽的運動。斯拉吉使用電腦程式分離出這些疊加效應，發現這顆流星在撞向地球大氣層之前從後面追上了地球，與太陽的相對速度接近60千米/秒。即使其中存在很大的誤差，他計算出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資料庫中和其他文獻中的其他流星的經過驗證的獨立資料，反推了軍事衛星的測量誤差的估計值。在這項艱苦的工作後，他們得到了同樣的結論——馬努斯島流星來自星際空間。2019年4月15日，斯拉吉和勒布将論文上傳到預印本網站arXiv上，公布了他們的發現，同時把論文投稿到學術期刊。
但是，期刊審稿人對論文中資料的誤差感到難以把握，是以不同意接收他們的論文。此後，勒布和斯拉吉獲得了美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的兩名具有進階安全許可的科學家艾倫·赫德（Alan Hurd）和馬特·哈文（Matt Heavner）的幫助。在很短的時間内，哈文就聯系上一位匿名分析師。正是這位分析師從軍事衛星的觀測資料中得到了流星的速度分量，他确認每個值的誤差都不超過10%。
斯拉吉和勒布把這個資訊加入到他們的誤差分析中，得出的結論是這顆流星來自太陽系外的可能性達到99.999%。但是，審稿人再次拒絕了他們的論文，這次提出的反對意見是，這個關于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。他們隻能遺憾地轉向其他研究，馬努斯島流星的真相就這樣懸而未決。
但是，一年之後，事情迎來了轉機。突破獎基金會主席皮特·沃登（Pete Worden）聯系了他們，并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）。丹尼斯閱讀了他們的論文，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内部的層層審批後，2022年3月，丹尼斯終于獲得了來自美國太空軍副司令約翰·肖（John Shaw）中将和太空軍空間作戰司令部首席科學家喬爾·莫澤（Joel Mozer）對誤差的官方證明。這份由約翰·肖中将簽署的聲明指出：“莫澤博士确認，報告給美國國家航空航天局的速度估計足夠精确，可以證明一條星際軌迹。”
這樣，勒布和斯拉吉就獲得了對這顆流星來自太陽系外這個結論的有力支援。在最初的發現過了3年後，他們的研究能夠确認流星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家羅伯特·威裡克（Robert Weryk）發現了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，天文學家确認它來自太陽系之外。
天文學家通常會将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征，而且此前發現的所有彗星和小行星都來自太陽系内部的某個區域。負責為新發現的天體命名的國際天文學聯合會（IAU）創造了一個不同于彗星（C）和小行星（A）的新類别——星際天體（I）——來給這個天體命名。這個系外天體的正式科學名稱是“1I/2017 U1”，其中1I中的1代表這類天體中的第一個，I代表星際（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家用當地語言中的 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”。
奧陌陌是天文學家發現的第一個星際天體，是以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，天文學家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，來自克裡米亞半島MARGO天文台的業餘天文學家根納季·鮑裡索夫（Gennady Borisov）發現了一個看起來像是彗星的天體，他是用自制的0.65米口徑望遠鏡發現這個天體的。在此後一周的時間裡，來自世界各地的天文學家對它進行了觀測，進而獲得了足夠的資料。國際天文學聯合會小行星中心（IAU Minor Planet Center）初步計算出它的軌道，證明它是來自太陽系外的天體。
由于它是當時天文學家發現的第二個來自太陽系外的天體，是以被命名為2I。同時，國際天文學聯合會依照以發現者的名字命名彗星的慣例，将這個天體命名為2I/Borisov，即鮑裡索夫彗星。
鮑裡索夫彗星在2019年12月7日到達近日點，此時它距離太陽2個天文機關，距離地球也是2個天文機關。此後，它開始逐漸遠離太陽，最終飛出太陽系。與奧陌陌不同，由于天文學家發現較早，是以有比較充裕的時間對鮑裡索夫彗星進行細緻的觀測。觀測結果顯示，鮑裡索夫彗星雖然來自太陽系外，但是與太陽系内的其他彗星相比沒有什麼特别之處。
無論是奧陌陌還是鮑裡索夫彗星，都已經離開我們；而作為得到認證的第一個系外天體，與地球“親密接觸”的馬努斯島流星對于我們研究系外天體無疑具有重要的價值。
系外信使的寶藏
斯拉吉認為，在确認馬努斯島流星來自太陽系外之後，我們能夠得到很多有價值的資訊。首先，這顆流星的大小暗示每顆恒星在生命周期内都會産生巨大數量的類似天體，這樣我們才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，對太陽系附近的每個行星系統來說，都會有0.2~20倍地球品質的物質被抛射出來，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系厚盤内的另一個行星系統的内部也就是靠近中心恒星的位置被抛射出來的。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于距離恒星非常遙遠的環繞恒星的地區，也就是來自恒星系統外圍的彗星雲，因為那裡有相對較低的逃逸速度。
目前，天文學家已經擁有比較成熟的流星資料庫。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将使我們可以進行光譜學研究，進而分析它的化學成分，獲得對于其他行星系統的化學情況的了解。
研究星際天體最直接、最有效的方式莫過于獲得這些天體的實體樣本。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擷取樣本。這正是由勒布發起的伽利略計劃（Galileo Project）的目标之一，斯拉吉也是項目組成員之一。通過與美國國家航空航天局新視野号（New Horizons）任務首席科學家艾倫·斯特恩（Alan Stern）的合作，他們已經獲得了資助，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，對于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将為我們提供認識我們附近的宇宙環境的全新視角。将馬努斯島流星的特征與奧陌陌和鮑裡索夫彗星的特征進行比較，我們也有望對星際天體獲得更加全面的了解。
這些系外信使攜帶着宇宙、星系、行星系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，終于進入了天文學家的視野，成為值得發掘的巨大寶藏。
南方周末特約撰稿 鞠強