Происхождение воды на Земле и в других частях Солнечной системы до сих пор вызывает споры. Одни ученые считают, что молекулы H₂O сформировались на более поздних этапах, другие предполагают, что вода существовала еще до появления Солнца. Недавние наблюдения за молодой звездой в созвездии Тельца добавили аргументов в пользу второго варианта.
Международная команда астрономов зарегистрировала полутяжелую воду в виде льда вблизи молодой звезды L1527 IRS. Этот объект находится в 460 световых годах от Земли и считается близким аналогом раннего Солнца.
Специалисты использовали космический телескоп Джеймса Уэбба, чтобы измерить соотношение дейтерия и водорода в замерзшей воде, окружающей протозвезду. Именно такое измерение позволяет установить, при каких условиях и на каком этапе жизненного цикла формировалась вода.
Полутяжелая вода — это молекула HDO, в которой один из атомов водорода заменен дейтерием. Такое вещество чаще всего возникает в очень холодных условиях, например в плотных облаках пыли и газа, из которых зарождаются звезды.
В воде, присутствующей на Земле или в кометах, молекулы HDO составляют примерно одну на несколько тысяч обычных. Это значительно выше, чем в атмосфере Солнца, что указывает на более древнее и холодное происхождение части водяного льда в Солнечной системе.
До запуска телескопа Уэбба ученые могли исследовать дейтерий только в водяном паре, который подвержен химическим изменениям. Теперь стало возможным напрямую наблюдать HDO в твердой фазе.
Протозвезда L1527 IRS окружена плотным облаком материала — протозвездной оболочкой. Именно там исследователи и обнаружили полутяжелую воду. За счет высокой чувствительности телескопа удалось зафиксировать характерный спектральный сигнал HDO, который ранее оставался вне зоны наблюдений.
Коэффициент дейтерирования воды, обнаруженной у L1527, близок к значениям, зафиксированным в некоторых кометах и в дисках других молодых звезд. Это наводит на мысль, что значительная часть водяного льда сохраняется в почти неизменном виде с момента формирования звезды.
Однако полное совпадение отсутствует. Уровень HDO вокруг L1527 оказался немного выше, чем в кометах и в земной воде. Это различие может объясняться как дальнейшими химическими процессами, уже после образования планетных систем, так и особенностями исходных облаков, из которых формировались звезды.
Авторы исследования планируют продолжить наблюдения. В ближайших программах — изучение еще 30 протозвезд и холодных облаков с помощью телескопа Уэбба. Параллельно астрономы используют обсерваторию ALMA для регистрации водяного пара HDO в тех же регионах. Это поможет уточнить, как именно и когда вода попала в планетные системы, включая нашу.