آب مدت‌ها پیش از شکل‌گیری خورشید وجود داشته است

شنبه ۲۷ اسفند ۱۴۰۱ - ۲۲:۳۰
مطالعه 4 دقیقه
منظومه شمسی و سیاره‌ها
ستاره‌ای در فاصله‌ ۱۳۰۰ سال نوری از زمین ثابت می‌کند، آب مدت‌ها پیش از شکل‌گیری خورشید در منظومه شمسی وجود داشته است.
تبلیغات

به گزارش ساینس‌آلرت، ستاره‌ای در فاصله‌ی ۱۳۰۰ سال نوری از زمین یکی از رازهای منظومه‌ شمسی را آشکار کرد. این ستاره‌ی جوان به نام V883 Orionis با دیسکی عظیم از موادی احاطه شده که روزی برای شکل‌گیری سیاره‌های این منظومه متراکم می‌شوند. دانشمندان داخل این دیسک، بخار آبی کشف کردند که با تمام گاز و غبار موجود به دور دیسک می‌چرخد و روزی بخشی از این دنیاهای فرازمینی خواهد بود.

بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که آب منظومه‌ی شمسی ازجمله زمین کنونی در گهواره‌ای گازی شکل گرفته که خورشید از دل آن متولد شده است؛ به‌این‌ترتیب آب نه‌تنها پیش از زمین بلکه پیش از خورشید وجود داشت و به رشد سیاره‌مان کمک کرد. به گفته‌ی جان توبین از رصدخانه‌ی ملی رادیویی ایالات‌متحده، منشأ آب در منظومه‌ی شمسی به پیش از شکل‌گیری خورشید بازمی‌گردد.

ستاره v883
تصویرسازی V883 Orionis و دیسک داغ آن

آب در کل جهان ماده‌ای رایج است و زمین بدون آن به نقطه‌ی آبی فعلی تبدیل نمی‌شد. آب دورتادور سطح زمین را پوشانده، به شکل بخار به جو زمین نفوذ می‌کند و به شکل باران از آسمان می‌بارد. شاید برای ما ماده‌ای پیش‌پاافتاده به نظر برسد اما بدون آن نمی‌توانیم زندگی کنیم و تقریبا کل فرآیندهای شیمیایی حیات به آن نیاز دارند.

آب همچنین ماده‌ی مهمی در شکل‌گیری سیاره است. ستاره‌ها از ابرهای گاز و غبار متولد می‌شوند؛ توده‌ای متراکم تحت گرانش فرومی‌پاشد، شبیه قرقره می‌چرخد و مواد بیشتر را جذب می‌کند و به‌این‌ترتیب به دیسکی تبدیل می‌شوند که ستاره‌ی نوزاد را تشکیل می‌دهد.

پس از پایان یافتن رشد ستاره، دیگر شاخصه‌های سیستم سیاره‌ای از باقی‌مانده‌ی دیسک شکل می‌گیرند. ذرات غبار با نیروی الکترواستاتیک به یکدیگر وصل می‌شوند و توده‌های بزرگ‌تری را تشکیل می‌دهند و به‌این‌ترتیب جرمی سنگین با گرانش بالا شکل می‌گیرد. بر اساس تصورها، آب نقشی اساسی در این فرآیند دارد؛ بخار آب منجمد می‌شود و مرز انجماد را تشکیل می‌دهد. یخ چسبندگی لازم را به ذرات غبار می‌دهد و به آن‌ها کمک می‌کند در اولین مراحل رشد سیاره‌ای به یکدیگر بچسبند.

مرز یخی منظومه سیاره‌ای
داده‌ها در طول موج‌های مختلف V883 Orionis از آرایه‌ی میلی‌متری/زیرمیلی‌متری عظیم آتاکاما، بخار آب اطراف ستاره‌ی جوان را نشان می‌دهند.

می‌توانیم موقعیت و چگونگی شکل‌گیری آب را بر اساس ایزوتوپ‌های هیدروژن اندازه‌گیری کنیم. هیدروژن عادی هیچ نوترونی در هسته‌ی خود ندارد در حالی که هیدروژن سنگین یا دوتریوم دارای یک نوترون در هسته است. مولکول‌های آبی که دارای هیدروژن سنگین هستند با عنوان آب سنگین هم شناخته می‌شوند. آب سنگین در شرایطی متفاوت با آب عادی شکل می‌گیرد.

اینجا روی زمین ردپای بخشی از آب به دنباله‌دارها می‌رسد، زیرا نسبت ایزوتوپ آب به آب سنگین مشابه است. به این ترتیب آب می‌تواند در دنباله‌دارها و سیارک‌ها جمع شود و سپس به توده‌های سیاره‌ای منتقل شود؛ اما چگونگی ورود آب به دنباله‌دارها هنوز به‌طور کامل توضیح داده نشده بود. توبین و گروه او با بررسی ستاره‌ی V883 Orionis این راز را حل کرده‌اند. توبین می‌گوید:

می‌توانیم مسیر آب در جهان را مانند یک دنباله در نظر بگیریم. می‌دانیم نقطه‌ی پایانی همان آب روی سیاره‌ها و دنباله‌دارها است اما هدف ما ردیابی منشأ این آب است. در گذشته می‌توانستیم زمین را به دنباله‌دارها و ستاره‌های اولیه را به فضای میان‌ستاره‌ای ربط دهیم اما نمی‌توانستیم ارتباطی بین ستاره‌های اولیه و دنباله‌دارها پیدا کنیم. ستاره‌ی V883 Ori این روند را تغییر داد و ثابت کرد مولکول‌های آب در این منظومه و منظومه‌ی شمسی دارای نسبت مشابهی دوتریوم و هیدروژن هستند.

به گفته‌ی توبین، ستاره‌ی V883 Orionis مانند یک حلقه‌ی اتصال گمشده است. ترکیب آب در دیسک شباهت زیادی به ترکیب آب دنباله‌دارهای منظومه‌ی شمسی دارد. این شواهد تأییدی بر این فرضیه هستند که آب در منظومه‌های ستاره‌ای میلیاردها سال پیش از خورشید در فضای میان‌ستاره‌ای شکل گرفته و دنباله‌دارها و زمین هر دو آن را نسبتا بدون هیچ تغییری به ارث برده‌اند.

ستاره‌ی V883 Orionis به دلیل سرعت رشد بالا و همچنین دمای داغ‌تر نسبت به حد معمول، ستاره‌ی خاصی است. بخش زیادی از آب موجود در قرص‌های برافزایشی اطراف پیش‌ستاره‌ها منجمد است و تنها در نزدیکی ستاره به شکل بخار رویت می‌شود. افزایش شدید فعالیت V883 Orionis باعث شده مرز انجماد آن به نقطه‌ای دورتر از حد معمول برسد. هر آب نزدیک‌تر از آن مرز انجماد، به شکل بخار است.

کشف و تحلیل بخار آسان‌تر از یخ است بنابراین پژوهشگرها می‌توانند ارزیابی مطمئنی را از ترکیب ایزوتوپی آب موجود در دیسک V883 Orionis انجام دهند. ۱۲۰۰ برابر حجم اقیانوس‌های زمین، بخار آب در اطراف V883 Orionis وجود دارد. یافته‌ها نشان می‌دهند کل بخار موجود در منظومه‌ی سیاره‌ای به‌صورت مستقیم از ابرهای تشکیل‌دهنده‌ی ستاره سرچشمه می‌گیرد. پژوهشگرها در مقاله‌ی خود نوشته‌اند:

نتیجه می‌گیریم دیسک‌ها به‌صورت مستقیم آب را از ابر تشکیل‌دهنده‌ی ستاره به ارث می‌برند و این آب بدون هیچ‌گونه تغییر شیمیایی چشمگیر، در اجسام یخی بزرگ ازجمله دنباله‌دارها ادغام می‌شود.

گرچه هنوز بر سر مکانیزم انتقال آب روی زمین بحث‌هایی وجود دارد (این فرضیه که آب روی زمین از دنباله‌دارها یا سیارک‌ها سرچشمه گرفته است)، نسبت ایزوتوپ هیدروژن کشف‌شده در V883 Ori نشان می‌دهد مولکول‌های آب موجود در منظومه‌ی شمسی حتی پیش از شکل‌گیری خورشید، از فضای سرد میان‌ستاره‌ای سرچشمه گرفته‌اند؛ بنابراین مشاهدات آب در دیسک‌های تشکیل‌دهنده‌ی سیاره‌های جوان به یافتن ارتباط ذخایر آبی و شکل‌گیری سیاره‌های سنگی کمک می‌کند.

تبلیغات
داغ‌ترین مطالب روز

نظرات

تبلیغات