地球海洋中大约30%到50%的水必定比太阳还要古老

时间：2023-03-10 10:32:49 来源：编辑铺作者：小编酱

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天文学家利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA），在猎户座V883星周围的行星形成盘中探测到了气态水。这种水带有一种化学特征，解释了水从恒星形成的气体云到行星的旅程，并支持了地球上的水甚至比我们的太阳还要古老的观点。
通过重建太阳系形成之初的气体与尘埃盘，科学家推断，地球以及其他行星一定从在46亿年前形成太阳的气体云那里继承了大量的水，而不是在后期形成的全部的水。研究人员表示，这些星际间的水同时也存在于其他恒星系统，甚至与地球类似的行星的形成过程中。形成恒星的致密星际间气体和尘埃云包含有大量以冰的形式存在的水。在星盘的最外层，水被冻结成冰，因此不容易被探测到。来自恒星的能量爆发将内部星盘加热到水是气态的温度，使天文学家能够探测到它。美国国家射电天文台（NRAO）的天文学家、今天（3月8日）发表在《自然》杂志上的这项研究的主要作者John J. Tobin说：我们现在可以追溯到太阳系中水的起源，直到太阳形成之前。
这一发现是通过研究猎户座V883中的水的成分得出的，猎户座V883是一个离地球约1300光年的行星形成盘。当一团气体和尘埃坍缩时，在其中心形成一颗恒星。在这颗恒星周围，来自云层的物质也形成了一个圆盘。在几百万年的时间里，圆盘中的物质聚集在一起，形成彗星、小行星，并最终形成行星。Tobin和他的团队利用欧洲南方天文台（ESO）是合作伙伴的ALMA来测量水的化学特征以及它从恒星形成云到行星的路径。
由于简单水和重水是在不同的条件下形成的，它们的比例可以用来追踪水形成的时间和地点。例如，太阳系一些彗星中的这一比率已被证明与地球上的水相似，这表明彗星可能已将水送到地球。

水从云层到年轻的恒星，然后再从彗星到行星的过程以前已经被观察到，但是直到现在，年轻的恒星和彗星之间的联系还没有被发现。在这种情况下，猎户座V883是缺失的环节，Tobin说。圆盘中的水的成分与我们太阳系中的彗星的成分非常相似。这证实了一个观点，即行星系统中的水在数十亿年前，在太阳之前，在星际空间中形成，并被彗星和地球所继承，相对没有变化。
放大年轻的恒星V883 Orionis。这颗恒星目前正处于爆发期，这使得水雪线被推到离恒星更远的地方，并允许用ALMA首次探测到它。但是观察水的情况却变得很棘手。共同作者、荷兰莱顿天文台的博士生Margot Leemker说：行星形成盘中的大部分水都被冻成了冰，所以它通常被隐藏在我们的视野之外。由于分子在旋转和振动时发出的辐射，气态水可以被探测到，但是当水被冻结时，这就更复杂了，因为分子的运动受到了更多的限制。气态水可以在圆盘中心找到，靠近恒星，那里比较温暖。然而，这些近距离的区域被尘埃盘本身所隐藏，而且也太小了，无法用我们的望远镜来成像。然而与目前的太阳系相比，正在形成像太阳这样的恒星的星际云却比前者拥有更高比例的重水。这是因为这些云团遭受了宇宙射线的连续轰击，从而倾向于形成包含氘的水。
研究人员解释说，如果水是在寒冷的星际介质环境中形成，则氘对氢的丰度比会比较高，最高可达1%左右；而如果是在太阳系形成时的较热环境中形成，那么氘对氢的丰度比会较低，趋近于大约0.002%，但彗星、行星、陨石及地球海洋的实际观测值一般介于这两个极端之间，比如地球海洋中两者丰度比是0.016%。
Cleeves说：“如果太阳形成后无法满足这一切，这意味着我们必定从诞生太阳的环境中继承了一定水平的富含氘的星际冰体。”
幸运的是，在最近的一项研究中，猎户座V883星盘被证明是异常热的。Tobin说：来自恒星的巨大能量爆发将星盘加热，温度高到水不再是冰的形式，而是气体，使我们能够探测到它。研究小组使用ALMA，即智利北部的射电望远镜阵列来观察猎户座V883的气态水。由于它的敏感性和辨别小细节的能力，他们能够探测到水并确定其组成，以及绘制其在圆盘中的分布图。通过观察，他们发现这个圆盘中的水量至少是地球上所有海洋水量总和的1200倍。
在一个晴朗的黑夜里，大部分肉眼可见的星星都被画了出来。猎户座V833的位置用红圈标记。这颗星非常暗淡，需要一个大型的业余望远镜才能看到。它在天空中非常接近，并且与西北方巨大而明亮的猎户座星云有物理联系。代仪器METIS。这个中红外仪器将能够解析这些类型的圆盘中的水的气相，加强水从恒星形成云到太阳系一路走来的联系。Leemker总结说：这将使我们对行星形成盘中的冰和气体有一个更完整的看法。
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