Voda na Zemi je ještě starší než naše Slunce

Astronomové používající radioteleskop Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) detekovali plynnou vodu v planetárním disku kolem protohvězdy V883 Orionis nacházející se 1305 světelných let daleko v souhvězdí Orion. Tato voda nese chemický podpis, který vysvětluje cestu vody z hvězdotvorných plynných mraků na planety a podporuje myšlenku, že voda na Zemi je ještě starší než naše Slunce. V883 Orionis je unikátní protohvězda, jejíž teplota je právě natolik vysoká, že se voda v jejím cirkumstelárním disku proměnila v plyn, což umožňuje radioastronomům vysledovat její původ.

Voda se obvykle skládá z jednoho atomu kyslíku a dvou atomů vodíku. John Tobin, astronom z National Radio Astronomy Observatory (NRAO) NSF a jeho kolegové studovali o něco těžší verzi vody, kde je jeden z atomů vodíku nahrazen deuteriem – těžkým izotopem vodíku. Protože jednoduchá a těžká voda vznikají za různých podmínek, lze jejich poměrem vysledovat, kdy a kde voda vznikla. Například se ukázalo, že tento poměr u některých komet Sluneční soustavy je podobný jako ve vodě na Zemi, což naznačuje, že komety mohly dopravit vodu na Zemi.

„Cestu vody vesmírem můžeme považovat za stezku,“ řekl John Tobin. „Víme, jak vypadají koncové body, což je voda na planetách a v kometách, ale chtěli jsme vysledovat tuto stopu zpět k původu vody. Dříve jsme mohli spojit Zemi s kometami a protohvězdy s mezihvězdným prostředím, ale nemohli jsme propojit protohvězdy s kometami. Hvězda V883 Orionis to změnila a dokázala, že molekuly vody v tomto systému a v naší Sluneční soustavě mají podobný poměr deuteria a vodíku.“

Pozorování vody v cirkumstelárních discích kolem protohvězd je obtížné, protože ve většině systémů je voda přítomna ve formě ledu. Když astronomové pozorují protohvězdy, hledají vodní sněhovou čáru nebo ledovou čáru, což je místo, kde voda přechází z převážně ledu na plyn, který může radioastronomie podrobně pozorovat.

„Pokud je sněhová čára umístěna příliš blízko hvězdy, není v ní dostatek plynné vody, aby ji bylo možné snadno detekovat a zaprášený disk může blokovat velké množství emisí vody,“ řekl John Tobin. „Ale pokud je sněhová čára umístěna dále od hvězdy, je zde dostatek plynné vody k detekci, a to je i případ V883 Orionis.“

Disk V883 Orionis je poměrně masivní a je tak horký, že se v něm voda změnila z ledu na plyn. To z této protohvězdy dělá ideální cíl pro studium růstu a vývoje planetárních systémů na rádiových vlnových délkách.

„Toto pozorování zdůrazňuje vynikající schopnosti radioteleskopu ALMA při pomoci astronomům studovat něco životně důležitého pro život na Zemi: vodu,“ řekl Joe Pesce, programový ředitel NSF pro ALMA. „Pochopení základních procesů důležitých pro nás na Zemi, pozorovaných ve vzdálenějších oblastech Galaxie také prospívá našim znalostem o tom, jak příroda obecně funguje, a procesy, které musely nastat, aby se Sluneční soustava vyvinula do podoby, jakou známe dnes.“

Aby astronomové spojili vodu v protoplanetárním disku V883 Orionis s vodou v naší vlastní planetární soustavě, změřili její složení pomocí radioteleskopu ALMA a zjistili, že zůstává relativně nezměněná mezi jednotlivými fázemi formování Sluneční soustavy: protohvězda, protoplanetární disk a komety.

„To znamená, že voda ve Sluneční soustavě vznikla dlouho předtím, než se vytvořilo Slunce, planety a komety,“ řekla Merel van 't'Hoff, astronomka z University of Michigan. „Už jsme věděli, že v mezihvězdném prostředí je spousta vodního ledu. Naše výsledky ukazují, že tato voda se přímo začlenila do Sluneční soustavy během jejího formování. Je to vzrušující, protože to naznačuje, že i jiné planetární systémy by měly dostat velké množství vody.“

I když se předpokládá, že Slunce vzniklo v hustém shluku hvězd a protohvězda V883 Orionis je relativně izolovaná bez blízkých hvězd, obě sdílejí jednu zásadní společnou věc: obě vznikly v obřích molekulárních mračnech. Vědci došli k závěru, že disky přímo dědí vodu z hvězdotvorného oblaku a tato voda se bez podstatné chemické změny začlení do velkých ledových těles, jako jsou komety.

„Je známo, že většina vody v mezihvězdném prostředí se tvoří jako led na povrchu drobných prachových zrnek v oblacích,“ řekla Margot Leemker, astronomka z Leiden University. „Když se tyto mraky zhroutí vlastní gravitací a vytvoří mladé hvězdy, voda skončí v discích kolem nich. Nakonec se disky vyvinou a ledová prachová zrna se srážejí a vytvoří novou planetární soustavu s planetami a kometami.“

Zjištění byla zveřejněna v časopise Nature.

Zdroj: https://www.sci.news/astronomy/deuterium-enriched-water-protoplanetary-disks-comets-protostars-11730.html a https://scitechdaily.com/astronomers-discover-missing-link-water-on-earth-is-even-older-than-our-sun/

autor: František Martinek