太阳系中的水，可能比太阳本身还古老

　　水 ，是地球生命赖以生存的重要源泉。与此同时， 水对于恒星和行星的形成，也至关重要。
　　在一项新发表于《自然》杂志的研究中，科学家利用 阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵 （ALMA） ，在我们附近的 猎户V883 的星周盘中，发现了水的存在。
　　难以探测的水
　　当气体和尘埃云坍缩时，它的中心会形成一颗 原恒星 。在原恒星周围，来自云中的物质会形成一个星周盘 。在几百万年的时间里，星周盘中的物质会聚集在一起，形成彗星 、小行星 ，以及行星 。
　　气体和尘埃云坍缩，最终形成行星系统。（图/ESO/L. Calçada）
　　想要在原恒星周围的星周盘中寻找水的踪迹，是件非常棘手的事。因为 在大多数的星周盘中，水都是以冰的形式存在的，难以被探测 。
　　相比之下， 气态水更容易被探测 ，因为气态分子在旋转和振动时可以发出辐射；而固态形式下的被冻结的水分子，其运动更受限制，使探测也更加困难。
　　一般来说，气态水可以在离星周盘中心很近的地方找到，因为那里更温暖。然而，这些区域通常又会被尘埃盘所隐藏，难以被望远镜观测到。
　　寻找雪线
　　当科学家想要观测原恒星中的水时，他们会寻找所谓的 雪线 （或冰线） 。这条线标志着水从主要是冰转为气体的位置。
　　这张图片显示了原恒星的雪线。年轻恒星的爆发会将雪线推移到离恒星更远的地方。（图/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Cieza）
　　如果雪线距离原恒星太近，就没有足够多可以被轻易探测到的气态水，而且充满尘埃的星周盘可能会阻隔掉大量的水的辐射。但如果雪线位于离原恒星较远的地方，那么就有足够多可以被探测到的气态水。
　　猎户V883的情况正是如此。猎户V883是一个原恒星系统，距离地球约1305光年之远。 它有着很大的星周盘，其雪线从恒星延伸到80AU的距离外，也就是80倍日地距离。而与此同时，它的温度又足够高，可以让星周盘中的大部分冰冰变成气体 。
　　位于猎户座的原恒星猎户V883。（图/IAU/Sky & Telescope）
　　H₂O : HDO
　　水通常由一个氧原子和两个氢原子 （H₂O） 组成。这次，天文学家研究了一种稍微重一点的水 （ HDO ） 的形式，这种水中的一个氢原子会被氘（D，氢的一种重同位素） 所取代。
　　该艺术构想图勾勒了猎户V883与它的最外层的水被冻结成冰的星周盘，中间部分代表的是恒星爆发巨大的能量，将星周盘内部的水加热到气态。图中图代表了星周盘中的水。（图/ESO/L. Calçada）
　　H₂O和HDO是在不同的条件下形成的，二者之比，或者说 氢和氘之比 可被用来追踪水的形成时间和地点。例如，在太阳系中，一些的彗星上的水的氢和氘之比，与地球上的水的氢和氘之比相似，这表明彗星可能曾向地球输送过水。
　　利用ALMA的射电望远镜，科学家对这颗原恒星进行了观测 （如下图） 。他们观测到了水 （橙色） 、连续的尘埃介质 （绿色） 和分子气体 （蓝色） ，并发现 那里的水与太阳系中的水，具有相似的氘和氢之比 。
　　因为与一氧化碳相比，水在更高的温度下结冰，所以它只能在离恒星更近的地方以气态的形式被检测到。水和一氧化碳在成像上的明显差距，实际上是由于尘埃发出的明亮辐射造成的，它会减弱气体的发射。（图/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Tobin, B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)）
　　相似的起源
　　在这项最新发现之前，科学家可以将地球与彗星联系起来，将原恒星与星际介质联系起来，唯独没能将原恒星与彗星联系起来。猎户V883改变了这一点。
　　在新的论文中，研究人员总结道，他们认为星周盘直接从恒星形成的云中＂继承＂了这些水。接着，这些水与一些大型的冰质天体 （比如彗星） 结合，所以并没有发生实质性的化学变化。而星周盘中的水与太阳系中的彗星上的水非常相似，这证实了这样一种观点：我们太阳系中的水，可能与这颗原恒星的星周盘中的水一样，来自宇宙中的星际介质 。换句话说，我们太阳系中的水，可能形成于太阳诞生的几十亿年之前。
　　参考来源：
　　https://public.nrao.edu/news/water-v883-orionis/
　　https://www.eso.org/public/news/eso2302/
　　https://www.eso.org/public/news/eso1626/
　　来源：原理
　　中国工程科技知识中心是经国家批准建设的国家工程科技领域信息汇聚中心、数据挖掘中心和知识服务中心。
　　知识中心网址：https://www.ckcest.cn/entry/
　　中国工程科技知识中心为方便读者组建了社群想进群请添加微信：xpcztym