地球外生物のハンターにとって朗報です。水は、これまで考えられていたよりも惑星系に広く分布している可能性があります。太陽系の水の起源を研究している研究者チームは、水の最大半分が太陽自体が生まれる前に形成されたと結論付けました。そのような雲の中で水が豊富に形成されるとしたら、どこにでもあるかもしれません.
私たちの太陽系は水であふれています。地球とは別に、水は月、火星、水星、彗星、巨大惑星の氷の月にも見られます。しかし、それはどこから来たのですか？水は、惑星系が合体する星間物質 (ISM) のガスと塵の雲の中で形成されることが知られていますが、新しく形成された太陽が熱と光を送り出し始めると水は破壊され、後で再び形成されるのでしょうか?それとも原初の水は星形成を生き残り、今日も私たちの周りに残っているのでしょうか?
その疑問に答えるために、ミシガン大学アナーバー校の天文学者 L. Ilsedore Cleeves が率いるチームは、通常の水素とともにビッグバンで生成された水素の重い形である重水素に注目しました。宇宙全体の水素原子 100 万個ごとに約 26 個の重水素原子がありますが、地球の水や他の太陽系の天体では 6 倍の重水素原子が存在します。科学者は、水が形成されたとき、重水素が豊富な「重水」を生成する反応が、通常の水を生成する反応よりもわずかに速かったため、水中の重水素の割合が増加したと結論付けています.
しかし、その重水素の濃縮は、特定の条件下でのみ起こります。それは非常に低温でなければならず (絶対零度より数十度高いだけ)、反応を進行させるには酸素とある種の電離放射線が必要です。これらはすべて ISM で利用できます。そこにある電離放射線は宇宙線であり、遠く離れた源からの粒子が高速で宇宙を疾走します。また、天文学者は重水素が非常に豊富な ISM 内の水を観察しており、それが太陽系の水源である可能性があります。
それでも、この星間水が太陽の誕生の暴力に耐えることができるかどうかについては疑問符があります.クリーブスと彼女の同僚は、惑星が形成されるガスと塵の原始惑星系円盤で、太陽の形成後に同じ水生成反応が発生した可能性があるかどうかを判断しようとしました。このような円盤は、ISM と同じように低温と酸素供給を提供しますが、十分な電離放射線があるでしょうか?
チームは、原始惑星系円盤で水を生成する化学プロセスの詳細なモデルを構築しました。宇宙線の多くは、若い星の磁場と星から流れ出る粒子によってかわされますが、星からの X 線と円盤内の短寿命の放射性核種など、他の放射線源があります。研究者がオンライン Science で今日報告しているように 、これらの放射線源は重水を十分な速さで生成しません。 「100 万年以上にわたって重水が大量に形成されていないことがわかりました」と Cleeves 氏は言います。
実際、研究チームは、現在地球上に存在する水の 50% が、45 億年前の太陽誕生以前から存在していた可能性があると推定しています。これは他の惑星系にとって朗報です。 ISM 内の条件は、原始惑星系円盤内の条件よりも宇宙全体ではるかに均一であるため、惑星が形成されるのを待っている水がいたるところにある可能性があります。 「確認された惑星系の数が増えるにつれて、…水が利用可能であることは心強いです」と Cleeves 氏は言います。
カリフォルニア州パサデナにある NASA ジェット推進研究所の天体物理学者 Karen Willacy 氏は、「これは非常に興味深い結果です。氷が星間遺産を持っているかどうかについて、私たちは何年も議論してきました」と述べています。彼女は、他のグループが ISM の雲の崩壊を惑星系にモデル化し、氷が生き残るかどうかを確認しようとしたが、「さまざまな結果が得られたので、常に一致するとは限らない」と述べています。 「これは、十分に理解されている化学を使用するだけの、はるかに単純なアプローチです。」
