Протозвезда помогает раскрывать секреты происхождения воды

Налейте себе стакан воды и сделайте глоток. А теперь подумайте о том, что у вас во рту находится огромное множество молекул, которые существовали еще до появления Солнечной системы. Те же самые атомы водорода оставались связанными с теми же самыми атомами кислорода в периоды расцвета и заката цивилизаций, в эпоху вымирания динозавров, зарождения жизни на Земле и даже начала термоядерных реакций на нашем Солнце.

"Мы можем рассматривать траекторию движения воды через вселенную как след, –сказал Джон Тобин (John Tobin), астроном Национальной радиоастрономической обсерватории Национального научного фонда США. – Нам известно, как выглядят конечные точки маршрута – это вода на планетах и в кометах, – но мы хотели проследить этот путь вплоть до самых её истоков".

Тобин и его коллеги сумели сделать это благодаря детальному наблюдению за звездой, находящейся на ранних стадиях формирования солнечной системы. Эта звезда в созвездии Ориона имеет протопланетный диск – вращающийся диск плотного газа, из которого впоследствии образуются планеты.

Обычно те участки диска, где достаточно тепло для существования водяного пара, находятся слишком близко к звезде, чтобы их можно было наблюдать с помощью телескопов. Однако эта конкретная звезда в настоящее время светит ярче большинства – почти в 200 раз ярче Солнца, – и поэтому даже на далеких от неё участках вода существует не в форме льда, а в форме пара, что позволяет астрономам обнаруживать ее.

Работая на телескопе ALMA в чилийской пустыне Атакама, Тобин выяснил, что соотношение обычной и тяжелой воды – воды, в молекулах которой место водорода занимает дейтерий, – совпадает с соотношением, встречающимся в кометах в нашей Солнечной системе. Придя к такому выводу, ученые объявили, что теперь у них есть последняя порция данных, позволяющих проследить путь молекулы воды через всю историю солнечной системы.

"Никогда прежде мы не могли так отчетливо наблюдать воду в протопланетном диске, как в этой протозвезде, – сказал Тобин. – Мы закончили составлять проделанный водой путь, проследив её происхождение от момента образования крошечных частиц космической пыли в межзвездной среде. Мы увидели, как она практически без изменений проходит через все фазы звездообразования, попадает в кометы, а потом и в планетарные тела".

Профессор Крис Линтотт (Chris Lintott) из Оксфордского университета сказал, что результаты исследования показали, насколько мощными стали технологии, которые теперь позволяют нам по-настоящему подробно рассматривать астрономические структуры.

"Мы потратили много лет в попытках понять химический состав протозвезд и планетарных дисков, потому что это имеет решающее значение для понимания условий, которые привели к формированию Земли.Но до недавнего времени, глядя на них, мы видели лишь маленькую точку", – объяснил Линтотт.

Однако он добавил, что ученым еще только предстоит разгадать ключевые загадки происхождения воды на Земле. Хотя нам известно, что кометы много раз врезались в нашу планету в прошлом, и данное исследование доказывает, что внутри некоторых из тех комет были древние молекулы воды, мы также знаем, что на Земле иное соотношение дейтерия и водорода в воде.

Это значит, что в этот процесс могли вмешаться какие-то другие химические процессы и что, как это ни парадоксально, именно самый последний этап в путешествии, которая вода проделала из космоса в ваш водопроводный кран, может оказаться наиболее загадочным. По словам Линтотта, пока ученые в этом не разобрались, мы не можем с уверенностью говорить о том, сколько воды в нашем стакане действительно существовало еще до появления Солнечной системы. "В воде, текущей из вашего крана, обязательно присутствует немного воды из комет", – сказал он. Тобин уверен, что стакан все же наполовину полон "кометной водой".

Но, по словам Линтотта, он не уверен, что в стакане ее будет настолько много. "Я не знаю, будет ли в нем достаточно “кометной воды”, чтобы начать включать ее в список ингредиентов", – отметил он.

Автор статьи: Том Уиппл (Tom Whipple)