Valoisa prototähti valaisee maan veden alkuperää

Nuoren tähden ja sen protoplanetaarisen kiekon tutkimus on antanut tärkeitä näkemyksiä maan veden alkuperästä. Tutkijat ovat määrittäneet kiekon veden isotooppisen koostumuksen ja havainneet sen olevan samanlainen kuin aurinkokunnan komeettojen. Tämä viittaa siihen, että suuri osa maapallon vedestä on peräisin tähtienvälisestä alkuperästä ennen aurinkoa.

Planeettatutkijat ovat pitkään keskustelleet veden alkuperästä maan päällä. Tämä johtuu siitä, että on yleisesti hyväksyttyä, että Auringon protoplanetaarisen kiekon alue, jolle maa muodostui, oli liian lämmin nestemäisen veden tiivistymiselle muiden Maan muodostavien materiaalien kanssa. Johtava selitys on, että Maa saapui myöhemmin komeettojen ja muiden ulomman aurinkokunnan esineiden kautta – sen jälkeen, kun ne olivat ensin muodostuneet tähtienvälisessä avaruudessa.

Nyt, a julkaisussa kuvattu tutkimus luonto esittelee uutta näyttöä veden alkuperästä maan päällä, joka perustuu nuoren tähden ja sen protoplanetaarisen kiekon havaintoihin. Tämä on tiheän kaasun ja pölyn kiekko, joka muodostuu uuden tähden ympärille ja kehittyy oikeissa olosuhteissa planeettojen järjestelmäksi. Tutkimus tukee ajatusta, että ainakin osa maapallon vedestä on saapunut aurinkokunnan ulkoalueilta.

Täyttää aukko

Käyttämällä Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) -radioteleskooppia, kirjoittajat löysivät kaasumaista vettä planeetan muodostavasta (protoplaneetta) kiekosta, joka ympäröi kaukaista prototähteä V883 Orionista. Havainnot täyttävät tärkeän aukon ymmärryksessämme veden jakautumisesta planeettajärjestelmien muodostumisen aikana ja voivat tarkoittaa, että maapallon vesi on ennen Auringon muodostumista.

John Tobin, National Radio Astronomy Observatoryn tähtitieteilijä ja paperin johtava kirjoittaja, kertoi Fyysinen maailma että tämän tutkimuksen ydin oli V883 Orioniksessa havaittu puoliraskaan veden suhde kevyeen veteen. Kevyt vesimolekyyli sisältää kaksi vety-1-ydintä, kun taas puoliraskas vesi sisältää yhden vety-1-ytimen ja yhden vety-2-ytimen (deuterium).

"Osa suihkussasi olevasta vedestä on valmistettu deuteriumista, noin yksi 1 molekyylistä", Tobin sanoo. "Tämä on suuri määrä, koska jos vesi ei muodostu tähtienvälisessä väliaineessa ennen Auringon muodostumista, odotamme vain yhden 3000 1 vesimolekyylistä muodostuvan deuteriumilla. Tämä kertoo meille, että merkittävä osa maapallon vedestä muodostui tähtienvälisessä avaruudessa.

Tärkeä suhde

Tämä puoliraskaan veden ja kevyen veden isotooppinen suhde on avain ymmärtämään, kuinka maapallon vesi pääsi tänne. Tutkijat ovat mitanneet tämän suhteen maan päällä, komeetoissa, prototähdissä ja jopa tähtienvälisessä avaruudessa. Tämä V883 Orioniksen havainto on kuitenkin ensimmäinen kerta, kun suhde on mitattu protoplanetaarisessa kiekossa.

Tobin sanoo, että on kaksi tapaa, joilla vesi voi saapua Maan kaltaiselle planeetalle. Nämä ovat kemiallinen periytyminen ja kemiallinen nollaus. Kemiallisen periytymisen mallissa vesi muodostuu tähtienvälisessä avaruudessa ennen kuin se toimitetaan protoplanetaariselle kiekolle, jonka isotooppisuhde ei muutu. Kemiallisen palautusmallin mukaan protoplanetaarisen kiekon sisällä syntyvä lämpö hajottaa vesimolekyylejä. Kun kiekko jäähtyy, vesimolekyylit uudistuvat selkeällä isotooppisuhteella, joka on pienempi kuin tähtienvälisestä avaruudesta peritylle vedelle odotettu suhde.

Osoittautuu, että Maan veden suhde on jossain näiden kahden mallin ennustaman välillä. Tämän seurauksena Tobin ja kollegat halusivat tutkia veden isotooppisuhdetta protoplanetaarisessa kiekossa, mikä valaisi linkkiä, joka kuljetti vettä tähtienvälisestä avaruudesta Maahan.

Nestemäinen, ei jäätynyt

Tobin ja hänen kollegansa tarkkailivat V883 Orionisin ympärillä olevaa protoplanetaarista kiekkoa ALMA-radioteleskoopin avulla Pohjois-Chilessä. Tämä on prototähti – hyvin nuori tähti, joka kerää vielä materiaaleja ympäristöstään – joka on noin 1300 valovuoden päässä Maasta. Tämä tähti on noin 200 kertaa kirkkaampi kuin aurinko. Tämä ylimääräinen energiantuotto tarkoittaa, että protoplanetaarisen kiekon vesi on nestemäisessä muodossa. Tämä on tärkeää, koska nestemäisen veden isotooppisuhdetta on paljon helpompi mitata kuin jäätyneen veden isotooppisuhdetta aiemmin havaituissa protoplanetaarisissa kiekoissa.

Asteroidit, eivät komeetat, antoivat maapallolle suurimman osan vedestään

Vuonna 2021 ALMA tarkkaili V883 Orionista kuusi tuntia, jolloin tutkijat pystyivät määrittämään sen protoplanetaarisen kiekon isotooppisuhteen. He havaitsivat suhteen olevan hyvin samanlainen kuin komeettojen ja nuorempien prototähtijärjestelmien suhteen.

Tobin selittää, että tämä täyttää tärkeän aukon tiedossamme veden muodostumisesta.

"Puoliraskaan veden suhde normaaliin veteen [D/H] järjestelmissä, kuten komeetoissa, prototähdissä ja Maassa, osoittaa, että veden D/H-suhde on merkittävästi parantunut suhteessa kosmiseen D/H-suhteeseen", Tobin sanoo. "Vesi voi muodostua vain korkealla D/H-suhteella pölyrakeiden pinnoille kylmässä tähtienvälisessä väliaineessa. Siksi se tosiasia, että veden D/H-suhde on parantunut ja suhteellisen vakio koko tähtien ja planeettojen (ja Maan) muodostumisen ajan, tarkoittaa, että merkittävän osan vedestämme on täytynyt muodostua kylmässä tähtienvälisessä väliaineessa ja kulkeutua Maahan suhteellisen muuttumattomana.

Tutkimusta kuvataan luonto.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Tulevaisuuden lyöminen Adryenn Ashley. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/luminous-protostar-sheds-light-on-the-origins-of-earths-water/