Vai ūdens rodas uz planētām – vai tas ir daudz senāks?

Zinātnieki daudzus gadus uzskatīja, ka ūdens veidojas vēlāk, planētu sistēmas veidošanās laikā – kad planētām saduras komētas, meteorīti vai ūdeņraža un skābekļa ķīmija diska atmosfērā.
Tomēr nesenais atklājums ap V883 Orionis ir radikāls pavērsiens: tas parāda, ka ūdens nāk no starpzvaigžņu vides un pastāv pirms zvaigznes piedzimšanas.

Zvaigzne, kas kļuva par laboratoriju

V883 Orionis ir jauna zvaigzne Oriona zvaigznājā, aptuveni 1300 gaismas gadu attālumā. Ap to plešas protoplanetārais disks – milzīgs gāzes un putekļu vērpulis, kurā veidojas topošās planētas, asteroīdi un komētas.

Parasti ūdens šādos diskos atrodas ledus graudos, kuri ir pārāk auksti un neizstaro signālu, ko varētu uztvert teleskopi.
Taču V883 Orionis gadījumā notika izņēmums.

Zvaigznes uzliesmojums – “ledus slēdža” ieslēgšana

V883 Orionis īslaicīgi kļuva daudz spožāka.
Šis uzliesmojums uzkarsēja diska iekšējos reģionus, un ledus sāka kūst – tas pārvērtās ūdens tvaikā, kas ir novērojams ar radio teleskopiem.

Tas ļāva zinātniekiem pirmo reizi tieši izmērīt ūdens ķīmisko sastāvu protoplanetārajā diskā.

Galveno lomu šeit spēlēja ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) – radio antenu komplekss Čīles Andos, kas spēj analizēt molekulu “parakstus” kosmosa vidē.

“Smagais ūdens” – kosmosa DNS

Diskā tika atklātas divas molekulas:

• parastais ūdens H₂O
• un tā izotopu versija HDO, kur ūdeņradis ir aizstāts ar deitēriju.

Šo HDO sauc par “smago ūdeni”, un tā ir izšķirošā detaļa.

Deitērija proporcija pret parasto ūdeņradi ir kā unikāls kosmiskās izcelsmes kods – tā neatkārtojami saglabā informāciju par to,
kur un kad ūdens radies.

Lielais secinājums

Protoplanetārajā diskā mērītā deitērija attiecība ir identiska tai, ko redzam komētās un meteorītos mūsu Saules sistēmā.

Tas nozīmē, ka:

ūdens nav radies diska laikā — tas jau eksistēja ledus graudos, kas nāca no starpzvaigžņu mākoņa, no kura dzima zvaigzne.

Tātad ūdens ne tikai izdzīvo zvaigznes un planētu veidošanos, bet ceļo cauri visiem evolūcijas posmiem kā sākotnējais būvmateriāls.

Ko tas nozīmē pasaulei un dzīvībai?

1. Zemes ūdens ir ļoti vecs
   Iespējams, tas ir miljardiem gadu vecs, vēl pirms Saules sistēmas izveidošanās.
2. Dzīvības ķīmija var sākties ļoti agri
   Kad planētas veidojas, ūdens jau ir klātesošs – tas nav jānogādā vēlāk.
3. Ūdens ir universāla viela Visumā
   Tas nav reģionāla vai unikāla parādība, bet kosmosa mēroga sastāvdaļa.

Kāpēc tas ir zinātniski spēcīgs pierādījums?

• Tieši mērījumi, nevis netiešas teorijas.
• Brīdis, kad ūdens bija tvaika fāzē, padarīja to novērojamu ar ALMA.
• Izotopu salīdzinājums ir precīzākais zināmais veids, kā noteikt molekulu izcelsmi kosmosā.

Šī kombinācija padara pētījumu par vienu no spēcīgākajiem argumentiem par ūdens pre-zvaigžņu izcelsmi, kas publicēts pēdējo gadu laikā.

Kopsavilkums vienā teikumā

Ūdens nav nejaušs Zemes blakusprodukts – tas ir starpzvaigžņu mantojums, kas izdzīvo zvaigžņu dzimšanu un kļūst par planētu pamatelementu.