Вода в Солнечной системе предшествовала Солнцу

Определение источников воды является ключом к пониманию того, как появилась благоприятная среда для жизни, и как ее можно отыскать в других местах Вселенной. Новая исследовательская работа сообщает, что большая доля воды в нашей Солнечной системе была льдом в межзвездном пространстве. Работа ученых опубликована в научном журнале Science.

Воду можно отыскать во многих уголках нашей Солнечной системы. Не только на Земле, но и на ледяных кометах и естественных спутниках планет и даже скрытых от Солнца впадинах Меркурия. Вода также была найдена в образцах метеоритов, грунте Луны и Марса.

Кометы и астероиды, по сути, являются для ученых «машинами времени», так как они несут на себе лед, который существует еще со времен рождения Солнца. Происхождение этого льда до сих пор остается вопросом без ответа.

В эпоху своей молодости, наше Солнце было окружено протопланетным диском, так называемой солнечной туманностью, из которого позже сформировались наши планеты. Но для исследователей оставалось неясным появился ли лед этого диска из собственного молекулярного облака Солнца, или он происходит из межзвездного льда, который сначала был разрушен, а затем вновь сформирован химическими реакциями, происходящими в Солнечной системе.

Почему это важно знать? Если вода в ранней Солнечной системе является потомком межзвездного льда, то тогда подобный лед в других уголках Вселенной широко распространен в протопланетных дисках вокруг формирующихся звезд. Но если вода ранней Солнечной системы была результатом локальных химических реакций, происходящих во время рождения Солнца, то тогда изобилие воды будет значительно колебаться в формирующихся планетарных системах, что, в свою очередь, имеет большое значение для существования жизни в других мирах.

В ходе изучения истории льда нашей Солнечной системы команда ученых под руководством Ильседора Кливеса (Ilsedore Cleeves) из Университета Мичиган сфокусировалась на водороде и его более тяжелом изотопе — дейтерии. Изотопы — это атомы одного элемента, которые имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов. Разница в массах между изотопами делает различным их поведение в ходе химической реакции. Как результат, пропорция водорода и дейтерия в молекулах воды может рассказать ученым о состоянии, при котором сформировались молекулы.

Например, межзвездный лед имеет высокий уровень дейтерия к водороду из-за очень низкой температуры, при которой он сформировался. До сих пор было неизвестно, сколько такого дейтерия исчезло в ходе химических процессов во время рождения нашего Солнца, или как много льда, обогащенного дейтерием, могла произвести Солнечная система.

Команда ученых смогла создать модели, которые воспроизвели протопланетный диск, в котором весь дейтерий был устранен из космического льда, и система должна была начать с нуля производить лед с дейтерием. Ученые сделали это, чтобы увидеть, может ли система достичь того уровня дейтерия относительно водорода, который обнаружен в образцах метеоритов, океанах Земли и кометах. Их исследование показало, что это не может произойти, а значит какая-то часть воды в нашей Солнечной системе была сформирована в межзвездном пространстве и предшествовала рождению Солнца.

Источник: L.I. Cleeves «The ancient heritage of water ice in the solar system» (Science).