“缺失的一环”的原恒星可能证明太阳系的水比太阳更古老

（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（By Robert Lea）：天文学家在环绕着一颗遥远恒星的行星形成物质盘中发现了大量的气体形式的水。这个圆盘的水含量似乎是地球所有海洋的数百倍。

这一发现可能为水如何从恒星形成的气体和尘埃云移动到行星提供线索，也可能表明地球的水可能比太阳更古老。

天文学家团队通过使用智利北部的阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列（ALMA）对猎户座中距离地球1300光年的一颗新生恒星或“原恒星”——猎户座V883进行观测，得出了他们的结论。

美国国家射电天文天文台（NRAO）天文学家和研究主要作者约翰·J·托宾在一份声明中说：“我们现在可以追溯太阳系中水的起源，直到太阳形成之前。”。“在这种情况下，V883 Orionis是缺失的链接。”

这位艺术家的作品展示了围绕猎户座V883恒星的行星形成盘。在圆盘的最外层，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盘加热到气态水的温度，使天文学家能够探测到它。插图显示了在这张盘中研究的两种水分子：一种是普通水，有一个氧原子和两个氢原子，另一种是较重的，一个氢原子被氢的重同位素氘取代。（图片来源：ESO/L.Calçada）

他们研究了这颗年轻恒星周围的气体和尘埃盘中的较重的水，这颗恒星有一天会坍塌，形成行星、彗星和小行星。与重水中通常的一个氧原子和两个氢原子的组成不同，氢原子被氘取代，氘是一种氢同位素，其核中含有质子和中子，而不仅仅是质子。

由于重水的形成不同于传统的水，它可以用来追踪何时何地形成水。类似的技术以前被用来确定地球上的水/重水比率与更广泛的太阳系相同，这意味着水可能是通过彗星输送到我们的星球上的。

因此，该团队能够确定水的“路径”：从大量的气体和尘埃云坍塌形成恒星，到围绕这些新生恒星生长的行星盘，最终诞生行星、小行星和彗星，最后大概到达这些天体本身。

这张图说明了一团气体是如何坍缩形成一颗周围有圆盘的恒星，最终形成一个行星系统。（图片来源：ESO/L.Calçada）

水从恒星形成的云到云本身的过程在过去已经被观察到了，水从彗星到行星的转移也是如此，但直到现在，水从恒星周围移动到彗星的联系还没有被发现

托宾解释道：“圆盘中的水的组成与我们太阳系中的彗星非常相似。”。“这证实了行星系统中的水形成于数十亿年前，在太阳之前，在星际空间中，并被彗星和地球继承，相对不变。”

水之旅中的这种联系迄今尚未被发现的原因之一是，水以冰的形式存在，而在年轻恒星周围形成行星的气体盘中发现，因此被隐藏在视线之外。这是因为气体形式的水可以通过其分子振动时发出的辐射被发现，但当水被冻结为固体时，这些分子的运动要微弱得多。

更为复杂的是，在靠近中心恒星温暖的圆盘中心，气体形式的水更为常见，但在这里，它的排放物被圆盘中的尘埃所掩盖。这些区域也太小，目前的望远镜无法观测到。

在这种情况下，该团队能够避开这些困难，因为V883猎户座的盘面通常是热的，这是由于中央原恒星的剧烈爆发加热了它。这使得温度达到了这样的程度，即水不再是冰的形式，甚至在更遥远的地区也是气态的，因此可以检测到。

猎户座V883恒星周围圆盘的ALMA图像，显示了水（左，橙色）、尘埃（中，绿色）和一氧化碳（蓝色，右侧）的空间分布。因为水在比一氧化碳更高的温度下结冰，所以它只能在离恒星更近的地方以气态形式被探测到。水和一氧化碳图像中的明显差距实际上是由于灰尘的明亮排放，这会减弱气体的排放。（图片来源：ALMA（ESO/NAOJ/NRAO）、J.Tobin、B.Saxton（NRAO/AUI/NSF））

ALMA由遍布阿塔卡马沙漠的66个射电望远镜天线组成，它的灵敏度不仅使研究小组能够探测到V883猎户座周围的气态水，还可以确定水的组成及其分布。这表明，该圆盘包含的水不少于地球所有海洋中发现的水总和的1200倍。

研究人员打算使用即将在智利Cerro Armazones山顶建造的超大型望远镜（ELT），进一步研究类似行星形成盘中的气态水。

这项研究的作者、莱顿天文台的博士生Margor Leemker说：“这将让我们更全面地了解行星形成盘中的冰和气体。”。

该团队的研究发表在周三（3月8日）的《自然》杂志上。