Protobintang bercahaya menjelaskan asal-usul air Bumi

Sebuah studi tentang bintang muda dan piringan protoplanetnya telah memberikan wawasan penting tentang asal usul air di Bumi. Para peneliti telah menentukan susunan isotop air di piringan dan menemukan bahwa itu mirip dengan komet di tata surya. Ini menunjukkan bahwa sebagian besar air di Bumi berasal dari antarbintang sebelum Matahari.

Ilmuwan planet telah lama memperdebatkan asal usul air di Bumi. Ini karena secara umum diterima bahwa wilayah piringan protoplanet Matahari tempat Bumi terbentuk terlalu hangat untuk mengembunkan air cair bersama dengan material lain yang menyusun Bumi. Penjelasan utama adalah bahwa Bumi kemudian tiba di komet dan objek lain dari luar tata surya – setelah pertama kali terbentuk di ruang antarbintang.

Sekarang, a studi yang dijelaskan dalam makalah di Alam menyajikan bukti baru tentang asal usul air di Bumi berdasarkan pengamatan bintang muda dan piringan protoplanetnya. Ini adalah piringan gas dan debu padat yang terbentuk di sekitar bintang baru dan, dalam kondisi yang tepat, akan berkembang menjadi sistem planet. Studi tersebut mendukung gagasan bahwa setidaknya sebagian air di Bumi berasal dari wilayah luar tata surya.

Mengisi celah

Menggunakan teleskop radio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), penulis menemukan air berbentuk gas dalam piringan pembentuk planet (protoplanet) yang mengelilingi protobintang jauh V883 Orionis. Pengamatan mengisi celah penting dalam pemahaman kita tentang distribusi air selama pembentukan sistem planet dan dapat berarti bahwa air di Bumi mendahului pembentukan Matahari.

John Tobing, kata seorang astronom di National Radio Astronomy Observatory dan penulis utama makalah tersebut Dunia Fisik bahwa inti dari penelitian ini adalah rasio yang diamati antara air semiberat dan air ringan di V883 Orionis. Molekul air ringan mengandung dua inti hidrogen-1, sedangkan air semiberat mengandung satu inti hidrogen-1 dan satu inti hidrogen-2 (deuterium).

“Sebagian air di pancuran Anda dibuat dengan deuterium, kira-kira 1 dari setiap 3000 molekul,” kata Tobin. “Ini adalah jumlah yang besar karena jika air tidak terbentuk di medium antarbintang, sebelum pembentukan Matahari, maka kita hanya berharap 1 dari setiap 50,000 molekul air dibuat dengan deuterium. Ini memberi tahu kita bahwa sebagian besar air Bumi terbentuk di ruang antarbintang.”

Rasio penting

Rasio isotop antara air semiberat dan air ringan ini adalah kunci untuk memahami bagaimana air bumi sampai di sini. Para ilmuwan telah mengukur rasio ini di Bumi, di komet, di protobintang, dan bahkan di ruang antarbintang. Pengamatan V883 Orionis ini, bagaimanapun, adalah pertama kalinya rasio diukur dalam piringan protoplanet.

Tobin mengatakan bahwa ada dua cara agar air bisa sampai di planet seperti Bumi. Ini adalah pewarisan kimiawi dan reset kimiawi. Dalam model pewarisan kimiawi, air terbentuk di ruang antarbintang sebelum dikirim ke piringan protoplanet dengan rasio isotopnya tidak berubah. Di bawah model reset kimiawi, panas yang dihasilkan dalam cakram protoplanet memecah molekul air. Saat cakram mendingin, molekul air terbentuk kembali dengan rasio isotop yang berbeda – yang lebih rendah dari rasio yang diharapkan untuk air yang diwarisi dari ruang antarbintang.

Ternyata rasio air bumi berada di antara yang diprediksi oleh kedua model ini. Akibatnya, Tobin dan rekannya tertarik untuk mempelajari rasio isotop air dalam cakram protoplanet, yang akan menjelaskan hubungan yang membawa air dari ruang antarbintang ke Bumi.

Cair, tidak beku

Menggunakan teleskop radio ALMA di Chili utara, Tobin dan rekan-rekannya mengamati piringan protoplanet di sekitar V883 Orionis. Ini adalah protobintang – bintang yang sangat muda yang masih mengakumulasi material dari sekelilingnya – berjarak sekitar 1300 tahun cahaya dari Bumi. Bintang ini sekitar 200 kali lebih terang dari Matahari. Keluaran energi ekstra ini berarti bahwa air di piringan protoplanet berbentuk cair. Ini penting karena jauh lebih mudah untuk mengukur rasio isotop air cair daripada air beku dalam cakram protoplanet yang diamati sebelumnya.

Asteroid, bukan komet, memberi Bumi sebagian besar airnya

Pada tahun 2021, ALMA mengamati V883 Orionis selama enam jam, memungkinkan para peneliti menentukan rasio isotop cakram protoplanetnya. Mereka menemukan rasionya sangat mirip dengan komet dan sistem protobintang yang lebih muda.

Tobin menjelaskan bahwa ini mengisi celah penting dari pengetahuan kita tentang pembentukan air.

“Rasio air setengah berat terhadap air normal [D/H] dalam sistem seperti komet, protobintang, dan Bumi menunjukkan bahwa air memiliki peningkatan signifikan rasio D/H relatif terhadap rasio D/H kosmik,” kata Tobin. “Air hanya dapat terbentuk dengan rasio D/H yang tinggi pada permukaan butiran debu di medium antarbintang yang dingin. Oleh karena itu, fakta bahwa rasio air D/H meningkat dan relatif konstan selama pembentukan bintang dan planet (dan Bumi) berarti bahwa sebagian besar air kita pasti telah terbentuk di medium antarbintang yang dingin dan diangkut ke Bumi relatif tidak berubah.”

Penelitian tersebut dijelaskan dalam Alam.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Mencetak Masa Depan bersama Adryenn Ashley. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/luminous-protostar-sheds-light-on-the-origins-of-earths-water/