A világító protocsillag rávilágít a Föld vizének eredetére

Egy fiatal csillag és protoplanetáris korongjának tanulmányozása fontos betekintést nyújtott a földi víz eredetébe. A kutatók meghatározták a korongban lévő víz izotópos felépítését, és azt találták, hogy az hasonló a Naprendszerben található üstökösökéhez. Ez arra utal, hogy a Földön található víz nagy része csillagközi eredetű, amely megelőzi a Napot.

A bolygókutatók régóta vitatkoznak a víz földi eredetéről. Ennek az az oka, hogy általánosan elfogadott tény, hogy a Nap protoplanetáris korongjának azon tartománya, amelyben a Föld kialakult, túl meleg volt ahhoz, hogy a folyékony víz a Földet alkotó egyéb anyagokkal együtt lecsapódjon. A vezető magyarázat az, hogy a Föld később üstökösökön és más objektumokon érkezett a külső Naprendszerből – miután először a csillagközi térben keletkezett.

Most, a című tanulmányában leírt tanulmány Természet új bizonyítékot mutat be a víz földi eredetéről a fiatal csillag és protobolygó-korongjának megfigyelése alapján. Ez egy sűrű gázból és porból álló korong, amely egy új csillag körül képződik, és megfelelő körülmények között bolygórendszerré fejlődik. A tanulmány alátámasztja azt az elképzelést, hogy a Földön lévő víz legalább egy része a Naprendszer külső régióiból érkezett.

Hiánypótlás

Az Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) rádióteleszkóp segítségével a szerzők gáznemű vizet fedeztek fel a távoli V883 Orionis protocsillagot körülvevő bolygóképző (protoplanetáris) korongban. A megfigyelések egy fontos hiányosságot pótolnak a víz bolygórendszerek kialakulása során történő eloszlásának megértésében, és azt jelenthetik, hogy a Földön a víz a Nap kialakulását megelőzően keletkezett.

John Tobin, a Nemzeti Rádiócsillagászati ​​Obszervatórium csillagásza és a lap vezető szerzője elmondta Fizikai világ hogy ennek a kutatásnak a lényege a V883 Orionisban megfigyelt félnehéz víz és könnyű víz aránya volt. A könnyű vízmolekula két hidrogén-1-magot tartalmaz, míg a félnehéz víz egy hidrogén-1-magot és egy hidrogén-2-magot (deutérium) tartalmaz.

„A zuhany alatt lévő víz egy része deutériumból áll, nagyjából minden 1 molekulából egy” – mondja Tobin. „Ez nagy mennyiség, mert ha a víz nem a csillagközi közegben keletkezett a Nap kialakulása előtt, akkor azt várnánk, hogy minden 3000 1 vízmolekulából csak egy készül deutériummal. Ez azt mutatja, hogy a Föld vizének jelentős része a csillagközi térben keletkezett."

Fontos arány

Ez a félnehéz víz és a könnyű víz izotópos aránya a kulcsa annak megértéséhez, hogyan került ide a Föld vize. A tudósok megmérték ezt az arányt a Földön, üstökösökben, protocsillagokban és még a csillagközi térben is. A V883 Orionis megfigyelése azonban az első alkalom, hogy az arányt protoplanetáris korongon mérik.

Tobin szerint a víz kétféleképpen érkezhet egy olyan bolygóra, mint a Föld. Ezek a kémiai öröklődés és a kémiai visszaállítás. A kémiai öröklődési modellben a víz a csillagközi térben képződik, mielőtt egy protoplanetáris korongba kerülne változatlan izotópos arány mellett. A kémiai visszaállítási modell szerint a protoplanetáris korongon belül keletkező hő feltöri a vízmolekulákat. Ahogy a korong lehűl, a vízmolekulák egy határozott izotóparánnyal reformálódnak – ami alacsonyabb, mint a csillagközi térből örökölt víz esetében várható arány.

Kiderült, hogy a Föld vízaránya valahol a két modell által előrejelzett között van. Ennek eredményeként Tobin és munkatársai szívesen tanulmányozták a víz izotópos arányát egy protoplanetáris korongban, amely fényt derítene arra a kapcsolatra, amely a csillagközi térből a Földre szállította a vizet.

Folyékony, nem fagyott

Az ALMA rádióteleszkóp segítségével Chile északi részén Tobin és munkatársai megfigyelték a V883 Orionis körüli protoplanetáris korongot. Ez egy protocsillag – egy nagyon fiatal csillag, amely még mindig anyagokat halmoz fel környezetéből –, amely körülbelül 1300 fényévnyire van a Földtől. Ez a csillag körülbelül 200-szor fényesebb, mint a Nap. Ez az extra energiakibocsátás azt jelenti, hogy a protoplanetáris korongban lévő víz folyékony formában van. Ez azért fontos, mert sokkal könnyebb megmérni a folyékony víz izotópos arányát, mint a korábban megfigyelt protoplanetáris korongokban a fagyott víz izotóp arányát.

Nem üstökösök, hanem aszteroidák adták a Föld vízének nagy részét

2021-ben az ALMA hat órán keresztül figyelte a V883 Orionist, ami lehetővé tette a kutatóknak, hogy meghatározzák a protoplanetáris korong izotópos arányát. Azt találták, hogy az arány nagyon hasonló az üstökösök és a fiatalabb protocsillag-rendszerek arányához.

Tobin kifejti, hogy ez egy fontos hiányt pótol a víz képződésével kapcsolatos ismereteink között.

„A félnehéz és a normál víz aránya [D/H] olyan rendszerekben, mint az üstökösök, protocsillagok és a Föld, azt jelzi, hogy a víz D/H aránya jelentősen megnőtt a kozmikus D/H arányhoz képest” – mondja Tobin. „A hideg csillagközi közegben lévő porszemcsék felületén csak magas D/H aránnyal tud víz képződni. Ezért az a tény, hogy a víz D/H aránya megnövekedett és viszonylag állandó a csillag- és bolygóképződés (és a Föld) során, azt jelenti, hogy vizünk jelentős része a hideg csillagközi közegben keletkezett, és viszonylag változatlan formában került a Földre.”

A kutatás leírása a Természet.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• A jövő pénzverése – Adryenn Ashley. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/luminous-protostar-sheds-light-on-the-origins-of-earths-water/