宇宙中的冰冻水:关于其起源和地球以外存在的新线索

  • 詹姆斯韦伯望远镜首次在类太阳恒星的形成过程中探测到半重水冰。
  • 这一发现使我们能够分析星际冰中 HDO 与 H₂O 的比例,从而深入了解宇宙尺度上的水循环。
  • 所研究的原恒星中的冰的成分表明,从早期的太空云层到行星盘,水一直保持不变。

宇宙中的水冰

的发现 宇宙中的水冰 得益于最近的发现,水的起源和分布得到了进一步的理解。这些进展为理解水如何抵达地球,以及这种重要资源如何在恒星和行星形成的不同阶段分布开辟了新的途径。

多年来,科学界的兴趣一直围绕着 水是如何在深空中形成和保存的从巨大的气体尘埃云到彗星、冰卫星,以及类似我们恒星的行星,不一而足。最近在遥远区域观测到的半重冰,是解开这个复杂宇宙谜题的关键一环。

半重水冰的革命性探测

宇宙中的水冰

得益于最先进的技术,特别是使用 太空望远镜詹姆斯·韦伯 (JWST),首次确认了 半重冰(HDO) 围绕一颗与太阳特征相似的年轻恒星。这一发现发生在原恒星 L1527 国税局,位于金牛座分子云,距离我们约 460 光年,这是首次在具有此类特征的物体中直接观察到以冰形式存在的这种分子。

这一发现的关键部分是 精确测量 HDO 相对于 H₂O 的量 在星际冰中。这些信息的意义在于,它使我们能够推断出当时环境中存在的极端寒冷和化学条件。氘——HDO 中存在的重氢同位素——通常在极低温度下与水分子结合,这种温度是恒星形成开始的寒冷、稠密云层的典型特征。

迄今为止,对这些地点的 HDO/H₂O 比率的测量结果有限,而且几乎都是在水处于气态时进行的,这并不能保证自其起源以来没有发生化学变化。 直接观察冰 这意味着原始构图从一开始就几乎保持完整。

水源
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HDO/H₂O 比在太空中的重要性

的量 L1527 IRS 中检测到半重水 它与某些彗星以及其他恒星的原行星盘中发现的水非常相似。这表明,如今形成海洋或彗星本身存在的大部分水,都来自于暗星际云中的相同冻结过程,而这发生在太阳及其行星形成之前的数十万年。

例如,在地球和已知的彗星中,估计每几千个水分子中就有一个是半重的。这些比例与所分析的原恒星的比例一致,表明 到达行星系统的水没有发生重大的化学变化 在从外太空到可能存在生命的地方的旅途中。

此外,将L1527 IRS中的水成分与其他原恒星和宇宙其他区域的水成分进行比较时,观察到这些差异可能是由于温度、辐射或不同恒星形成云层的密度差异造成的。然而,结果表明, 星际冰保存其结构和成分 随着时间的推移和在不同的环境中。

对行星系统中水起源的影响

测量这些比例表明 形成太阳系海洋和彗星的水 它以冰的形式从外太空寒冷、黑暗的云层中出来,几乎没有变化,最终进入原行星盘,并最终进入行星本身。

即使在恒星形成过程中以及在恒星周围的物质盘中,HDO 和 H₂O 的比例也保持稳定,这一事实对于支持以下假设至关重要: 大多数行星上的水直接来自星际物质换句话说,地球和其他地方的水早在太阳诞生之前就已经开始它的旅程。

研究人员强调,需要将这些数据与其他恒星形成区域和不同类型恒星的数据进行比较,才能证实这一普遍模式。然而,这一发现有力地支持了以下观点: 宇宙中的水循环 它能够非常有效地从最原始的阶段保存其内容。

这些进步标志着天体物理学的前后变化,因为它们让我们了解 星际冰的化学性质 影响行星、彗星和卫星形成数十亿年后水的存在。

有了这些新知识,研究 宇宙中的水冰 实现了质的飞跃,为它在太阳系中的起源提供了确定性,并为其在地球以外生命出现过程中的作用的研究开辟了新的方向。

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