Яскрава протозірка проливає світло на походження води на Землі

Дослідження молодої зірки та її протопланетного диска дало важливу інформацію про походження води на Землі. Дослідники визначили ізотопний склад води в диску та виявили, що він подібний до складу комет у Сонячній системі. Це свідчить про те, що велика частина води на Землі має міжзоряне походження, яке передує Сонцю.

Планетологи давно сперечаються про походження води на Землі. Це пояснюється тим, що загальновизнано, що область протопланетного диска Сонця, в якій утворилася Земля, була надто теплою, щоб рідка вода могла конденсуватися разом з іншими матеріалами, з яких складається Земля. Провідне пояснення полягає в тому, що Земля прибула пізніше на кометах та інших об’єктах із зовнішньої частини Сонячної системи – після того, як вони вперше сформувалися в міжзоряному просторі.

Тепер, а дослідження, описане в статті в природа надає нові докази походження води на Землі на основі спостережень за молодою зіркою та її протопланетним диском. Це диск із щільного газу та пилу, який утворюється навколо нової зірки та за правильних умов перетвориться на систему планет. Дослідження підтверджує ідею, що принаймні частина води на Землю прибула із зовнішніх регіонів Сонячної системи.

Заповнення пробілу

Використовуючи радіотелескоп Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), автори виявили газоподібну воду в планетоутворюючому (протопланетному) диску, що оточує віддалену протозірку V883 Оріон. Спостереження заповнюють важливу прогалину в нашому розумінні розподілу води під час формування планетних систем і можуть означати, що вода на Землі передувала формуванню Сонця.

Джон Тобін, астроном Національної радіоастрономічної обсерваторії та провідний автор статті, розповів Фізичний світ що суть цього дослідження полягала в спостережуваному співвідношенні напівважкої та легкої води у V883 Orionis. Молекула легкої води містить два ядра водню-1, тоді як напівважка вода містить одне ядро ​​водню-1 і одне ядро ​​водню-2 (дейтерію).

«Частина води у вашому душі складається з дейтерію, приблизно 1 з кожних 3000 молекул», — каже Тобін. «Це велика кількість, тому що якби вода не утворювалася в міжзоряному середовищі до утворення Сонця, то ми б очікували, що лише 1 з кожних 50,000 XNUMX молекул води утворюється з дейтерію. Це говорить нам про те, що значна частина земної води утворилася в міжзоряному просторі».

Важливе співвідношення

Це ізотопне співвідношення між напівважкою та легкою водою є ключем до розуміння того, як вода на Землі потрапила сюди. Вчені виміряли це співвідношення на Землі, у кометах, у протозірках і навіть у міжзоряному просторі. Це спостереження V883 Orionis, однак, є першим випадком, коли співвідношення було виміряно в протопланетному диску.

Тобін каже, що є два шляхи, якими вода може потрапити на таку планету, як Земля. Це хімічна спадковість і хімічне перезавантаження. У моделі хімічної спадковості вода утворюється в міжзоряному просторі перед тим, як потрапити на протопланетний диск із незмінним ізотопним співвідношенням. Згідно з моделлю хімічного перезавантаження, тепло, що утворюється всередині протопланетного диска, розщеплює молекули води. Коли диск охолоджується, молекули води перетворюються з чітким ізотопним співвідношенням, яке є нижчим, ніж співвідношення, очікуване для води, успадкованої з міжзоряного простору.

Виявляється, співвідношення води на Землі знаходиться десь посередині між прогнозованим цими двома моделями. У результаті Тобін і його колеги прагнули вивчити ізотопне співвідношення води в протопланетному диску, що пролило б світло на зв’язок, який переносить воду з міжзоряного простору на Землю.

Рідкий, не заморожений

Використовуючи радіотелескоп ALMA на півночі Чилі, Тобін і його колеги спостерігали протопланетний диск навколо V883 Orionis. Це протозірка – дуже молода зірка, яка все ще накопичує матеріали зі свого оточення – це приблизно 1300 світлових років від Землі. Ця зірка приблизно в 200 разів яскравіше Сонця. Цей додатковий вихід енергії означає, що вода в протопланетному диску знаходиться в рідкому стані. Це важливо, оскільки набагато легше виміряти ізотопне співвідношення рідкої води, ніж замерзлої води в раніше спостережених протопланетних дисках.

Астероїди, а не комети, дали Землі більшу частину води

У 2021 році ALMA протягом шести годин спостерігала V883 Orionis, що дозволило дослідникам визначити ізотопне співвідношення його протопланетного диска. Вони виявили, що це співвідношення дуже схоже на співвідношення комет і молодших протозіркових систем.

Тобін пояснює, що це заповнює важливу прогалину в наших знаннях про утворення води.

«Співвідношення напівважкої води до нормальної [D/H] у таких системах, як комети, протозірки та Земля, вказує на те, що вода має значне підвищення співвідношення D/H порівняно з космічним співвідношенням D/H», — каже Тобін. «Вода може утворюватися лише з високим співвідношенням D/H на поверхнях частинок пилу в холодному міжзоряному середовищі. Таким чином, той факт, що співвідношення води D/H є підвищеним і відносно постійним протягом утворення зірок і планет (і Землі), означає, що значна частина нашої води повинна була утворитися в холодному міжзоряному середовищі і бути транспортована на Землю відносно незмінною».

Дослідження описано в природа.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. Доступ тут.
• Карбування майбутнього з Адріенн Ешлі. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/luminous-protostar-sheds-light-on-the-origins-of-earths-water/