Dysk planetarny w Mgławicy Oriona co miesiąc niszczy i uzupełnia oceany wodne

Dyski tworzące planety są miejscami chaotycznej aktywności. Małe planety nie tylko zderzają się ze sobą, tworząc większe światy, ale obecnie wydaje się, że proces ten obejmuje niszczycielski recykling wody wewnątrz dysku. Do takiego wniosku doszli naukowcy badający dane z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba pochodzące z planetarnego żłobka zwanego D203-506 w Mgławicy Oriona.

Zbadane przez nich dane sugerują, że w stosunkowo krótkim czasie – około miesiąca – powstaje i uzupełnia się ilość wody odpowiadająca wszystkim ziemskim oceanom. Według współkierownika badania Elsa Petersa z Western University w Kanadzie proces ten był stosunkowo łatwy do wykrycia w dysku protoplanetarnym. „To odkrycie opierało się na niewielkiej części naszych danych spektroskopowych” – powiedziała. „To ekscytujące, że mamy tak dużo danych do przetworzenia i nie mogę się doczekać, aby zobaczyć, co jeszcze uda nam się znaleźć”.

Mgławica Oriona to duży aktywny obszar powstawania gwiazd i planet, a dysk protoplanetarny D203-506 znajduje się w niej w odległości około 1350 lat świetlnych od Ziemi. Astronomowie badają mgławicę, aby zrozumieć wszystkie aspekty narodzin gwiazd, ponieważ jest tam tak wiele nowonarodzonych gwiazd. Ponadto wiele z nich jest otoczonych dyskami gazu i pyłu, zwanymi dyskami protoplanetarnymi (w skrócie proplydami). Regiony te są doskonałymi miejscami do obserwacji procesów formowania się planet, zwłaszcza interakcji pomiędzy młodymi gwiazdami i ich dyskami.

Obieg wody w propylidach

Wszyscy wiemy, że woda jest ważnym elementem życia. Z pewnością odegrał rolę w stworzeniu i utrzymaniu życia na naszej planecie. Jak się okazuje, woda stanowi dużą część materiałów w propylidach. W powstającym Układzie Słonecznym woda była obecna na całej naszej planecie na długo przed powstaniem którejkolwiek z planet, a większość z niej występowała w postaci lodowej, w postaci ciał lodowych lub uwięziona w asteroidach i planetozymali. Istnieje również w przestrzeni międzygwiazdowej.

Większość wody ziemskiej została dostarczona na formującą się planetę w ciągu milionów lat. Stopiły lub uwolniły gazy, tworząc oceany, rzeki i jeziora, które widzimy dzisiaj. Jest jednak prawdopodobne, że część wody w dysku urodzeniowym naszego układu przeszła wewnątrz dysku cykl „zamrażania i rozmrażania”. Stało się to, gdy Układ Słoneczny był jeszcze tylko dyskiem gazu i pyłu. Woda została zasadniczo zniszczona, a następnie odtworzona w wyższych temperaturach.

Nie widzimy już tego efektu w naszym systemie. Jednak astronomowie mogą skierować teleskopy na inne pióropusze, aby sprawdzić, czy zachodzi tam ten sam proces. Tak właśnie zrobiła Peters i jej zespół. Użyli JWST, aby przyjrzeć się d203-506. Tam jasne, młode gwiazdy oświetlają obszary w pobliżu atmosfery intensywnym promieniowaniem ultrafioletowym. Promienie UV rozkładają cząsteczki wody, tworząc cząsteczki hydroksylowe, a proces ten uwalnia również światło podczerwone. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba może szukać tego światła i raportować ilość grup hydroksylowych obecnych w chmurze urodzeniowej. Zespół szacuje, że proces zachodzący na d203-506 co miesiąc regularnie niszczy i uzupełnia około ziemskich oceanów wypełnionych wodą.

Powstawanie skutków Układu Słonecznego

Układ d203-506 tworzy obecnie nowe światy, ale zaczynał jako chmura gazu i pyłu bez gwiazdy. Dokładnie tak powstał nasz Układ Słoneczny, jako chmura gazu i pyłu, ponad 4,5 miliarda lat temu. Chmura, z której powstała, była zimną, ciemną mgławicą zawierającą pewną ilość lodu wodnego lub materiału bogatego w wodę. Coś zmusiło chmurę do połączenia się z obszarem o większej gęstości, a chmura ta nadal zapadała się pod wpływem siły grawitacji. Temperatury wzrosły i ostatecznie zaczęła formować się protogwiazda. Promieniowanie ultrafioletowe Słońca napromieniowało chmurę porodową, wywołując działanie podobne do niszczenia i uzupełniania wody. Ciepło i promieniowanie słoneczne również zmusiły lżejsze pierwiastki do migracji do chłodniejszych obszarów układu.

Dlatego d203-506 jest doskonałym modelem do badania obiegu wody w powstającym Układzie Słonecznym. Na podstawie danych z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba jest bardzo prawdopodobne, że woda w oceanach Ziemi przeszła ten sam proces. Ostatecznie woda ta przedostała się do planetozymali i ciał lodowych, które pomogły uformować światy Układu Słonecznego.

Lodowe ciała zewnętrznego Układu Słonecznego mogły nie doświadczyć tych samych temperatur, zniszczenia i odnowy. Dzieje się tak dlatego, że migrowały na wystarczająco duże odległości (lub już były) na tak duże odległości, że promieniowanie słoneczne nie miało takiego samego efektu. Jest to jeden z powodów, dla których planetolodzy są również zainteresowani próbkowaniem tych odległych obiektów. Jej „pierwotny” lód wodny jest dobrą próbką warunków panujących w pierwotnej mgławicy, zanim połączyły się, tworząc Słońce i planety.

po więcej informacji

Naukowcy odkryli wartość wody oceanicznej niszczonej co miesiąc w Mgławicy Oriona
Och, jako sonda cyklu ciepłej wody w dyskach tworzących planety (Link do magazynu)
Och, jako sonda cyklu ciepłej wody w dyskach tworzących planety (link do archiwum)