Облака древней космической воды могли заполнять океаны Земли

Больше интересного ->9111.ru/id-news_tech

Вода является необходимым ингредиентом для жизни, как мы ее знаем, но ее происхождение на Земле или любой другой планете долгое время оставалось загадкой. Была ли большая часть воды на нашей планете включена в состав ранней Земли, когда она сформировалась из материала, вращающегося вокруг молодого Солнца? Или вода попала на поверхность лишь позднее в результате бомбардировок кометами и астероидами? И откуда изначально взялась эта вода?

Исследование, опубликованное 7 марта в журнале Nature, предоставляет новые доказательства в поддержку теории о конечном происхождении воды - а именно, что она существовала до появления Солнца и Солнечной системы, медленно формируясь со временем в огромных облаках газа и пыли между звездами.

"Теперь у нас есть четкая связь в эволюции воды. Похоже, что она была унаследована напрямую, из холодной межзвездной среды еще до образования звезды", - говорит Джон Тобин, астроном, изучающий звездообразование в Национальной радиоастрономической обсерватории и ведущий автор статьи. Неизменная вода попала в протопланетный диск - плотный, круглый слой пыли и газа, который формируется на орбите вокруг новорожденных звезд и из которого появляются планеты и малые космические тела, такие как кометы". Тобин говорит, что вода попадает в кометы "относительно неизменной".

Астрономы предложили различные версии происхождения воды в солнечных системах. Согласно теории горячих небул, говорит Тобин, тепло в протопланетном диске вокруг родной звезды разрушает воду и другие молекулы, которые образуются заново, когда все начинает остывать.

Проблема этой теории, по словам Тобина, заключается в том, что когда вода появляется при относительно теплой температуре в протопланетном диске, она не будет похожа на воду, найденную на кометах и астероидах. Мы знаем, как выглядят эти молекулы: Космические камни, такие как астероиды и кометы, действуют как капсулы времени, сохраняя состояние материи в ранней Солнечной системе. В частности, в воде, полученной в диске, было бы недостаточно дейтерия - изотопа водорода, который содержит один нейтрон и один протон в ядре, а не один протон, как в обычном водороде.

Альтернатива теории горячих небул заключается в том, что вода образуется при низких температурах на поверхности пылевых зерен в огромных облаках в межзвездной среде. Это глубокое охлаждение изменяет динамику образования воды, так что вместо обычных атомов водорода в молекулы H 2 O включается больше дейтерия, что больше напоминает соотношение водорода и дейтерия, наблюдаемое в астероидах и кометах.

"Поверхность пылевых зерен - единственное место, где можно эффективно образовать большое количество воды с дейтерием в ней", - говорит Тобин. "Другие пути образования воды из дейтерия и газа просто не работают".

Хотя это объяснение работает в теории, в новой работе ученые впервые обнаружили доказательства того, что вода из межзвездной среды может выжить в условиях сильного нагрева во время формирования протопланетного диска.

Исследователи использовали радиотелескоп Atacama Large Millimeter/submillimeter Array Европейской южной обсерватории в Чили для наблюдения за протопланетным диском вокруг молодой звезды V883 Orionis, расположенной на расстоянии около 1300 световых лет от Земли в созвездии Ориона.

Радиотелескопы, такие как этот, могут обнаружить сигнал молекул воды в газовой фазе. Но плотная пыль, обнаруженная в протопланетных дисках очень близко к молодым звездам, часто превращает воду в лед, который прилипает к зернам таким образом, что телескопы не могут его наблюдать.

Но V883 Orionis не является типичной молодой звездой - она светит ярче обычного из-за того, что на звезду падает материал из протопланетного диска. Эта повышенная интенсивность нагрела лед на пылевых зернах, расположенных дальше, чем обычно, что позволило Тобину и его коллегам обнаружить сигнал обогащенной дейтерием воды в диске.

"Вот почему уникальной была возможность наблюдать именно эту систему и получить прямое подтверждение состава воды", - объясняет Тобин. "Подпись этого уровня дейтерия дает вам "дымящийся пистолет". Это говорит о том, что океаны и реки Земли на молекулярном уровне старше самого Солнца.

"Очевидно, мы захотим сделать это для большего числа систем, чтобы убедиться, что это не было просто случайностью", - добавляет Тобин. Возможно, например, что химический состав воды каким-то образом изменяется на более поздних этапах развития планет, комет и астероидов, когда они сталкиваются друг с другом в протопланетном диске.

Но как астроном, изучающий звездообразование, Тобин уже имеет на примете несколько кандидатов для последующих наблюдений. "Есть еще несколько хороших кандидатов, которые находятся в области звездообразования Ориона", - говорит он. "Вам просто нужно найти что-то, что имеет диск вокруг себя".