地球上の水の起源が明らかに

確かなことは分かりません 正しい答えは何ですかそれぞれの理論に有利な証拠があるからです。しかし、新たな発見により、待望の答えが得られる可能性がある。国際研究者チームは事実上、この疑問をもう少し掘り下げて再定式化した。水は太陽と地球と同時に形成されたのか、それともそれよりもさらに古いのか?

最近「」に掲載された記事自然天文学」は、2番目の可能性を直接示しています。海を満たし、私たちが飲み、静脈を流れる水の一部は、おそらく私たちの星が形成され始める前にすでに存在していた真の時間的遺物です。

私たちの太陽系の肖像

この発見は、チリにあるアルマ望遠鏡（アタカマ大型ミリ波サブミリ波アレイ）ネットワークの利用によって可能となり、V883 オリオン座と呼ばれる若い星系に焦点を当てています。V883 オリオン座は、まだ出生時の「繭」の中に浸かっており、地球から約 1,305 光年離れたオリオン座に位置する「原始星」です。

その周囲では、誕生から残っている物質が巨大な原始惑星系円盤の中で渦巻いている。これはガスと塵からなる一種の巨大な宇宙の輪であり、時間の経過と重力の作用により、最終的には凝縮して彗星、小惑星、そして最終的にはあらゆる種類の惑星の形を与えることになる。本質的に、V883 オリオニスは、私たちの太陽系が約 46 億年前にどのようなものであったかを生きた肖像画です。

研究チームが初めて、この惑星形成円盤で検出したのは、単なる水（H2O）ではなく、その最も稀少で最も重要な変種である「重水」であり、その化学命名法ではD2O（二重重水素化）またはDOH（部分重水素化）として知られている。

誰もが知っているように、「普通の」水は 2 つの水素 (H) 原子と 1 つの酸素 (O) 原子で構成されています。水素原子の原子核は陽子を 1 つしか持たないため、宇宙で最も単純です。ただし、水素の同位体である重水素 (D) があり、陽子に加えて追加の中性子を運ぶため、水素の「重い」バージョンになります。そして、重水素が酸素と結合すると、重水が生じます。通常、原子力発電所と関連付けられていますが、この形態の水は自然にも存在します。実は、私たちが毎日飲む水の中にも微量に含まれています。研究者らがオリオン座 V883 座の原始惑星系円盤で初めて検出したのは、まさにその重水である。

特別なアンティーク

しかし、本当に重要なこと、この重水の異常な年齢を決定することを可能にしたのは、その中に存在する重水素と水素の割合（D/H）であり、これは真の「タイムマシン」として機能します。 D/H比を料理レシピに例えて考えてみましょう。重水は、宇宙で最も冷たくて密度の高い条件、つまり星が誕生する前の冷たい星間分子雲で最も容易に形成されます。

これらの「星のゆりかご」の極度に寒い環境により、通常の水素による化学反応よりも重水素が関与する化学反応が起こりやすくなります。そして、物質が崩壊して原始星 (およびその円盤) が形成されると、温度が劇的に上昇します。理論的には、古い水の大部分が破壊され、はるかに暖かい条件下で形成される「淡水」に置き換わるはずであり、そのため、D/H 比は大きく異なることになります。さて、天文学者たちが発見したのは、オリオン座 V883 座の水蒸気の D/H 比が、古代の恒星雲の原始的な氷で形成された水と一致しているということです。つまり、水は星そのものよりも先に形成されたのです。

「私たちの検出は、この研究の筆頭著者であるマーゴット・リームカー氏が言うように、この惑星形成円盤で見られる水は中心星よりも古く、星や惑星の形成の初期段階で形成されたものに違いないことを疑いの余地なく示しています。」 「これは、惑星の形成を通じた水の旅と、この水がどのようにして同様のプロセスを経て太陽系、そしておそらくは地球に到達したのかを理解する上での大きな進歩を意味します。」

この研究の共著者であるジョン・トービン氏にとって、この発見は、恒星雲の中の水と彗星、そして最終的には私たちの太陽系とを結び付ける「ミッシング・リンク」であることに疑いの余地はない。したがって、水は、星形成の激しいプロセスでも、ほとんどの部分が変化せず、無傷で生き残ることができます。それはあらゆる意味で、惑星系の世代から世代へと受け継がれる「遺産」です。

彗星ですか、それとも小惑星ですか?

科学者たちは、ここ地球では、すべてではないにしても、ほとんどの水が惑星形成の初期、つまり溶けた岩石の塊にすぎなかったときに蒸発したという仮説を数十年にわたり議論してきた。これは、私たちが今日見ている水は、彗星や小惑星などの他の天体によってすでに十分に冷えた後、「どこか別の場所から」来て地球に届けられたものであることを意味します。しかし、主に責任を負ったのはどちらでしょうか?

ここでも、リームカー氏と彼のチームが測定した重水素と水素の比率が答えを提供しました。地球の海洋には、非常に正確かつ一定の同位体の特徴があります。そして、宇宙物体が液体元素の主な「供給者」であるとみなされるには、その重水素の割合が地球のものとほぼ同じでなければなりません。

2014年にはすでにヨーロッパのロゼッタミッションが 冷水の水差しを投げた チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星の水蒸気を分析し、その水蒸気が地球上の水の3倍の重水素を含んでいること、つまり「重すぎる」ことを発見し、彗星理論の擁護者に主張した。 「レシピ」の例に戻ると、67/P レシピは、そのような彗星が地球の水の主な供給者になるには「古すぎ」ました。ハーシェル宇宙望遠鏡を使って行われたような以前の研究では、別の彗星である103P/ハートレー2号のD/H比が地球のものとほぼ同じであることが判明して以来、科学者を混乱させており、謎はさらに複雑になっている。

どちらかといえば、ロゼッタの発見はバランスを小惑星に有利に傾けた。実際、隕石の分析では、隕石の中に閉じ込められた水の重水素含有量と同位体比が地球の水とほぼ完全に一致していることが示されました。したがって、現在最も受け入れられている結論は、私たちの水の大部分は、太陽系の寒くて辺鄙な地域で形成されたこれらの氷の微惑星に乗って到着したというものですが、彗星よりも近い場所にあります。

決定的なトラック

そして、これが V883 Orionis が完璧にフィットする場所であり、究極の原点部分を提供します。この新しい研究は、事実上、原材料、つまり祖先の星雲（後に彗星や小惑星を生み出すことになる）の化学的特徴を持つ水が、星形成によって破壊されず、惑星形成円盤に組み込まれてそこに残り、すぐに使用できる状態にあることを示している。

したがって、オリオン座 V883 座での重水の検出は、冷たい分子雲から最終的に惑星系を形成する物質に至るまで、水の完全な星間移動を示す最初の直接的な証拠となります。

水は生命にとって不可欠であり、水がどこから来たのかを知ることは、生命の繁栄に必要な成分が私たちの太陽系と他の太陽系の両方でどのように形成されるかを理解するのに役立ちます。この発見は、多くの若い惑星、そしておそらく私たちの地球を超えた世界でも、自分たちよりも数十億年古い水を引き継いでいる可能性があることを示唆しており、私たち自身の存在が宇宙の最も深い過去といかに深く結びついているかを思い出させます。