Протопланетные диски обогащаются молекулами воды напрямую из газовых облаков
Астрономы определили, что молекулы воды попадают из межзвездной среды напрямую в протопланетные диски вокруг молодых звезд, а затем и в ледяные тела, такие как кометы, которые могут переносить их на планеты. Таким образом, молекулы воды в Солнечной системе, в том числе на Земле, возникли в межзвездной среде еще до образования Солнца. Статья опубликована в журнале Nature.
Вода важна не только для возникновения и существования известных нам форм жизни, но и для процессов формирования звезд и планет. Ученых давно интересует весь путь путешествия молекул воды, который начинается в межзвездных облаках газа и пыли, а заканчивается на поверхностях и в атмосферах планет. Помочь в нем разобраться может измерение соотношения молекул тяжелой воды (HDO) к обычной воде (H2O) в туманностях, молодых звездах и малых телах Солнечной системы, что даст информацию о том, где образовались те или иные молекулы воды.
Однако долгое время проблемой было наблюдение молекул воды в протопланетных дисках вокруг молодых звезд, так как водяной пар, который достаточно просто регистрировать, наблюдается лишь в пределах узкой снеговой линии (менее 10 астрономических единиц от звезды), а за ней превращается в лед на поверхности пылевых частиц, которые обнаруживать уже гораздо сложнее.
Группа астрономов во главе с Джоном Тобином (John J. Tobin) из Национальной радиоастрономической обсерватории США опубликовала результаты измерений содержания HDO/H2O в протопланетном диске вокруг солнцеподобной протозвезды V883 Ориона при помощи системы радиотелескопов ALMA.
V883 Ориона обладает массой 1,3 масс Солнца, возрастом около полумиллиона лет и находится на расстоянии 1300 световых лет от Солнца. Диск вокруг звезды обладает массой 0,02-0,09 массы Солнца, излучение пыли и газа регистрируются до отметок в 125 и 320 астрономических единиц от звезды, соответственно.
Исследователи напрямую зарегистрировали излучение молекул HDO и H218O в газовой фазе в диске. Это стало возможным благодаря тому, что около 130 лет назад в системе произошла вспышка аккреции вещества на протозвезду, из-за чего ее светимость увеличилась до 200 солнечных светимостей, а большая часть диска нагрелась выше температуры сублимации воды. Благодаря этому снеговая линия для воды оказалась на удалении 40-120 астрономических единиц от звезды.
Измеренный в текущей работе радиус снеговой линии для воды составил около 80 астрономических единиц от звезды. Общая масса водяного пара в протопланетном диске эквивалентна примерно 1200 массам всех земных океанов, причем это нижний предел, так как не учитываются молекулы воды на удалении менее 40 астрономических единиц от звезды и в виде льда во внешней части диска.
Соотношение HDO/H2O в диске вокруг V883 Ориона составило (2,26±0,63)×10–3. Это значение сравнимо со значениями, полученными для оболочек протозвезд и комет Солнечной системы, и превышает значение, полученное для земных океанов. Это означает, что и вода, и метанол, и дейтерированные частицы образуются в ледяной мантии пылинок в межзвездной среде еще до образования звезды, а во время формирования протопланетного диска или комет не происходит значительного химического изменения этих молекул, заключенных в лед, который затем попадает в состав комет, планетезималей или астероидов. В случае Солнечной системы это означает, что молекулы воды возникли в холодной межзвездной среде еще до образования Солнца, а затем попали в диск вокруг него, из которого формировались кометы и планеты.
Ранее мы рассказывали о новом обнаруженном типе экзопланет — суперземлях с мантией из воды.
На полюсах Ио вулканов меньше чем на более низких широтах
Планетологи нашли новое доказательство существования глобального подповерхностного океана магмы на спутнике Юпитера Ио, заметив пониженную активность полярных вулканов по сравнению с вулканами на более низких широтах. Однако, возможно, что наблюдения могут объясняться разогревом астеносферы спутника. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org.