天文学家发现缺失的环节地球上的水有可能比太阳更古老

　　天文学家利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA），在猎户座V883星周围的行星形成盘中探测到了气态水。这种水带有一种化学特征，解释了水从恒星形成的气体云到行星的旅程，并支持了地球上的水甚至比我们的太阳还要古老的观点。
　　这张艺术家的照片显示了猎户座V883星周围的行星形成盘。在星盘的最外层，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部星盘加热到水是气态的温度，使天文学家能够探测到它。插图显示了在这个圆盘中研究的两种水分子：正常的水，有一个氧原子和两个氢原子，以及一个较重的版本，其中一个氢原子被替换成氘，一种重的氢同位素。
　　美国国家射电天文台（NRAO）的天文学家、今天（3月8日）发表在《自然》杂志上的这项研究的主要作者John J. Tobin说：＂我们现在可以追溯到太阳系中水的起源，直到太阳形成之前。＂
　　这一发现是通过研究猎户座V883中的水的成分得出的，猎户座V883是一个离地球约1300光年的行星形成盘。当一团气体和尘埃坍缩时，在其中心形成一颗恒星。在这颗恒星周围，来自云层的物质也形成了一个圆盘。在几百万年的时间里，圆盘中的物质聚集在一起，形成彗星、小行星，并最终形成行星。Tobin和他的团队利用欧洲南方天文台（ESO）是合作伙伴的ALMA来测量水的化学特征以及它从恒星形成云到行星的路径。
　　猎户座V883号恒星周围的ALMA图像，显示了水（左边，橙色）、灰尘（中间，绿色）和一氧化碳（蓝色，右边）的空间分布。因为水比一氧化碳在更高的温度下凝固，所以它只能在靠近恒星的地方以气态形式被检测到。水和一氧化碳图像中的明显差距实际上是由于尘埃的明亮发射，它减弱了气体的发射。
　　水通常由一个氧原子和两个氢原子组成。Tobin的团队研究了一种稍重的水，其中一个氢原子被替换为氘--一种重的氢的同位素。由于简单水和重水是在不同的条件下形成的，它们的比例可以用来追踪水形成的时间和地点。例如，太阳系一些彗星中的这一比率已被证明与地球上的水相似，这表明彗星可能已将水送到地球。
　　这张图说明了气体云是如何坍缩形成一个带有圆盘的恒星的，从这个圆盘中最终会形成一个行星系统。
　　水从云层到年轻的恒星，然后再从彗星到行星的过程以前已经被观察到，但是直到现在，年轻的恒星和彗星之间的联系还没有被发现。＂在这种情况下，猎户座V883是缺失的环节，＂Tobin说。＂圆盘中的水的成分与我们太阳系中的彗星的成分非常相似。这证实了一个观点，即行星系统中的水在数十亿年前，在太阳之前，在星际空间中形成，并被彗星和地球所继承，相对没有变化。＂
　　放大年轻的恒星V883 Orionis。这颗恒星目前正处于爆发期，这使得水雪线被推到离恒星更远的地方，并允许用ALMA首次探测到它。
　　但是观察水的情况却变得很棘手。共同作者、荷兰莱顿天文台的博士生Margot Leemker说：＂行星形成盘中的大部分水都被冻成了冰，所以它通常被隐藏在我们的视野之外。由于分子在旋转和振动时发出的辐射，气态水可以被探测到，但是当水被冻结时，这就更复杂了，因为分子的运动受到了更多的限制。气态水可以在圆盘中心找到，靠近恒星，那里比较温暖。然而，这些近距离的区域被尘埃盘本身所隐藏，而且也太小了，无法用我们的望远镜来成像。＂
　　幸运的是，在最近的一项研究中，猎户座V883星盘被证明是异常热的。Tobin说：＂来自恒星的巨大能量爆发将星盘加热，温度高到水不再是冰的形式，而是气体，使我们能够探测到它。＂
　　这张艺术家的照片显示了猎户座V883号恒星周围的行星形成盘。在圆盘的最外层，水被冻成了冰，因此不容易被探测到。恒星爆发的能量将内部星盘加热到水是气态的温度，使天文学家能够探测到它。
　　研究小组使用ALMA，即智利北部的射电望远镜阵列来观察猎户座V883的气态水。由于它的敏感性和辨别小细节的能力，他们能够探测到水并确定其组成，以及绘制其在圆盘中的分布图。通过观察，他们发现这个圆盘中的水量至少是地球上所有海洋水量总和的1200倍。
　　这张图显示了著名的猎户座中的年轻恒星V883 Orionis的位置。在一个晴朗的黑夜里，大部分肉眼可见的星星都被画了出来。猎户座V833的位置用红圈标记。这颗星非常暗淡，需要一个大型的业余望远镜才能看到。它在天空中非常接近，并且与西北方巨大而明亮的猎户座星云有物理联系。资料来源：ESO/IAU和Sky & Telescope
　　在未来，他们希望使用ESO即将推出的极大型望远镜及其第一代仪器METIS。这个中红外仪器将能够解析这些类型的圆盘中的水的气相，加强水从恒星形成云到太阳系一路走来的联系。Leemker总结说：＂这将使我们对行星形成盘中的冰和气体有一个更完整的看法。＂