Добавить новость
smi24.net
News in English
Март
2023

A ‘Goldilocks’ Star Reveals a Previously Hidden Step in How Water Gets to Earth

0

Without water, life on Earth could not exist as it does today. Understanding the history of water in the universe is critical to understanding how planets like Earth come to be.

Astronomers typically refer to the journey water takes from its formation as individual molecules in space to its resting place on the surfaces of planets as “the water trail.” The trail starts in the interstellar medium with hydrogen and oxygen gas and ends with oceans and ice caps on planets, with icy moons orbiting gas giants and icy comets and asteroids that orbit stars. The beginnings and ends of this trail are easy to see, but the middle has remained a mystery.

I am an astronomer who studies the formation of stars and planets using observations from radio and infrared telescopes. In a new paper, my colleagues and I describe the first measurements ever made of this previously hidden middle part of the water trail and what these findings mean for the water found on planets like Earth.

Star and planet formation is an intertwined process that starts with a cloud of molecules in space. Image Credit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF, CC BY

How Planets Are Formed

The formation of stars and planets is intertwined. The so-called “emptiness of space”—or the interstellar medium—in fact contains large amounts of gaseous hydrogen, smaller amounts of other gases, and grains of dust. Due to gravity, some pockets of the interstellar medium will become more dense as particles attract each other and form clouds. As the density of these clouds increases, atoms begin to collide more frequently and form larger molecules, including water that forms on dust grains and coats the dust in ice.

Stars begin to form when parts of the collapsing cloud reach a certain density and heat up enough to start fusing hydrogen atoms together. Since only a small fraction of the gas initially collapses into the newborn protostar, the rest of the gas and dust forms a flattened disk of material circling around the spinning, newborn star. Astronomers call this a proto-planetary disk.

As icy dust particles collide with each other inside a proto-planetary disk, they begin to clump together. The process continues and eventually forms the familiar objects of space like asteroids, comets, rocky planets like Earth and gas giants like Jupiter or Saturn.

Two Theories for the Source of Water

There are two potential pathways that water in our solar system could have taken. The first, called chemical inheritance, is when the water molecules originally formed in the interstellar medium are delivered to proto-planetary disks and all the bodies they create without going through any changes.

The second theory is called chemical reset. In this process, the heat from the formation of the proto-planetary disk and newborn star breaks apart water molecules, which then reform once the proto-planetary disk cools.

To test these theories, astronomers like me look at the ratio between normal water and a special kind of water called semi-heavy water. Water is normally made of two hydrogen atoms and one oxygen atom. Semi-heavy water is made of one oxygen atom, one hydrogen atom and one atom of deuterium—a heavier isotope of hydrogen with an extra neutron in its nucleus.

The ratio of semi-heavy to normal water is a guiding light on the water trail—measuring the ratio can tell astronomers a lot about the source of water. Chemical models and experiments have shown that about 1,000 times more semi-heavy water will be produced in the cold interstellar medium than in the conditions of a protoplanetary disk.

This difference means that by measuring the ratio of semi-heavy to normal water in a place, astronomers can tell whether that water went through the chemical inheritance or chemical reset pathway.

V883 Orionis is a young star system with a rare star at its center that makes measuring water in the proto-planetary cloud, shown in the cutaway, possible. Image Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Saxton (NRAO/AUI/NSF), CC BY

Measuring Water During the Formation of a Planet

Comets have a ratio of semi-heavy to normal water almost perfectly in line with chemical inheritance, meaning the water hasn’t undergone a major chemical change since it was first created in space. Earth’s ratio sits somewhere in between the inheritance and reset ratio, making it unclear where the water came from.

To truly determine where the water on planets comes from, astronomers needed to find a goldilocks proto-planetary disk—one that is just the right temperature and size to allow observations of water. Doing so has proved to be incredibly difficult. It is possible to detect semi-heavy and normal water when water is a gas; unfortunately for astronomers, the vast majority of proto-plantary disks are very cold and contain mostly ice, and it is nearly impossible to measure water ratios from ice at interstellar distances.

A breakthrough came in 2016, when my colleagues and I were studying proto-planetary disks around a rare type of young star called FU Orionis stars. Most young stars consume matter from the proto-planetary disks around them. FU Orionis stars are unique because they consume matter about 100 times faster than typical young stars and, as a result, emit hundreds of times more energy. Due to this higher energy output, the proto-planetary disks around FU Orionis stars are heated to much higher temperatures, turning ice into water vapor out to large distances from the star.

Using the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, a powerful radio telescope in northern Chile, we discovered a large, warm proto-planetary disk around the sunlike young star V883 Ori, about 1,300 light years from Earth in the constellation Orion.

V883 Ori emits 200 times more energy than the sun, and my colleagues and I recognized that it was an ideal candidate to observe the semi-heavy to normal water ratio.

The proto-planetary disk around V883 Ori contains gaseous water, shown in the orange layer, allowing astronomers to measure the ratio of semi-heavy to normal water. Image Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Tobin, B. Saxton (NRAO/AUI/NSF), CC BY

Completing the Water Trail

In 2021, the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array took measurements of V883 Ori for six hours. The data revealed a strong signature of semi-heavy and normal water coming from V883 Ori’s proto-planetary disk. We measured the ratio of semi-heavy to normal water and found that the ratio was very similar to ratios found in comets as well as the ratios found in younger protostar systems.

These results fill in the gap of the water trail forging a direct link between water in the interstellar medium, protostars, proto-planetary disks, and planets like Earth through the process of inheritance, not chemical reset.

The new results show definitively that a substantial portion of the water on Earth most likely formed billions of years ago, before the sun had even ignited. Confirming this missing piece of water’s path through the universe offers clues to origins of water on Earth. Scientists have previously suggested that most water on Earth came from comets impacting the planet. The fact that Earth has less semi-heavy water than comets and V883 Ori, but more than chemical reset theory would produce, means that water on Earth likely came from more than one source.

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.

Image Credit: A. Angelich (NRAO/AUI/NSF)/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), CC BY








Подводный праздник в Dhawa Ihuru: погружение за скидками

Секреты прошлого загородного комплекса «Тропикана Парк»

Рилсмейкер. Услуги Рилсмейкера. Рилсмейкер в Москве. Стоимость работы Рилсмейкера.

«А у кого нет проблем?»: Филипп Киркоров заговорил про здоровье после полученного ожога


The founder of Deliciously Ella started a blog when suffering from severe chronic pain. Now, her multimillion-dollar snack empire is going global

The anti-DEI movement has a new ally: The FCC

Jerome Powell is gaining some key backing on Capitol Hill from GOP senators

American firms in China report record-low new investment plans for 2025, and doubts about their profitability


От мечты до признания: владелец Yasmin Bodrum Resort получил премию Fashion Summer Awards 2025

Нацпроектстрой изготовил уникальное оборудование для столичного моста парус

Roblox запускает AI-проверку возраста: шаг к безопасности или угроза приватности?

На пожаре в частном доме обнаружили тела мужчины и женщины


The dairy industry would like Gen Z to drink more milk, so they made a Fortnite diner tycoon game

The origin of 'AI Appreciation Day' isn't what you think: It was started by an Elon Musk admirer who camped outside of SpaceX Starbase for a year hoping to talk to the billionaire about AI regulation

Настройки GameHub и Winlator для игры в Prey (2017) на Android

В демоверсию Silver Palace можно будет поиграть 3 августа в Китае



Новая Рига продолжает удерживать статус одного из самых желанных районов

Собянин: противовоздушная оборона сбила еще один беспилотник, летевший к столице

Axenix выводит бизнес-аналитику на новый уровень с ИИ-ассистентами в платформе In.Plan

«ЭР-Телеком Холдинг» автоматизировал кадровое делопроизводство с помощью HRlink и сэкономил более 50 млн рублей


Лео Канделаки и Анжелика Стубайло сыграют в новую трэвел-игру «Кто куда» на ТНТ

ОПЕК+ проведет мониторинговое заседание 28 июля

Подводный праздник в Dhawa Ihuru: погружение за скидками

Аэропорт Пулково сообщил о приеме перенаправленных из Москвы рейсов


Железнодорожные пути затопило в Москве

В Московском авиаузле и Пулкове 118 рейсов было отменено, 203 задержано

Путин наградил медалями I степени руководителей клуба "Валдай" Лаврентьеву и Лукьянова

Бренд «Дефиле» представляет новые коллекции купальников


Соболенко сохраняет первое место в чемпионской гонке WTA.

Мирра Андреева из России удерживает пятую позицию в рейтинге WTA.

Теннисистка Мур высказалась о проблемах в антидопинговой системе.

Шаповалов одержал победу на теннисном турнире в Лос-Кабосе.


Прокуратура утвердила обвинение по делу блогера Щепихина

11 перенаправленных в Нижний Новгород самолетов вылетели в Москву

Олег Лобов с рабочим визитом посетил муниципальный архив Бахчисарайского района

Бренд «Дефиле» представляет новые коллекции купальников


Музыкальные новости

Музкритик Троицкий вспомнил, что на прощании с Цоем стояла гробовая тишина

Волочкова показала, с кем отдыхает на Мальдивах

Музыкальный фестиваль «Ruskeala Symphony» завершился салютом под увертюру Петра Чайковского

Баста помог парню сделать предложение девушке на концерте в Екатеринбурге


Республика Алтай вошла в десятку регионов России по развитию ипотеки

Axenix выводит бизнес-аналитику на новый уровень с ИИ-ассистентами в платформе In.Plan

Зеленая миссия примет участие в международном экоакселераторе

«ЭР-Телеком Холдинг» автоматизировал кадровое делопроизводство с помощью HRlink и сэкономил более 50 млн рублей


Овечкин раздал автографы на "коробке" своего детства в Москве

Концертный Директор в тарифе Lait для Артистов, Музыкантов.

Слуцкий высказался о новых санкциях, введённых против России.

Аэропорт Пулково сообщил о приеме перенаправленных из Москвы рейсов


Новые китайские авто на механике: топ-5 по мнению экспертов

Росгвардейцы задержали мужчину, подозреваемого в угоне в Подмосковье

Новая Рига продолжает удерживать статус одного из самых желанных районов

В Москве затопило дороги после сильного ливня


Путин удостоил Манучарова ордена "За заслуги в культуре и искусстве"

Путин дал оценку производственным результатам оборонных заводов Удмуртии.

Путин присвоил Богомолову звание «Заслуженный деятель искусств России»

Путин присвоил режиссеру Богомолову звание «Заслуженный деятель искусств России»




Иммунолог Логина рассказала, чем опасна лишняя влага в квартире

Врач-косметолог Зухра Балакеримова: как убрать следы от акне

Арбуз, кукуруза и холодные напитки: диетолог Садыков назвал продукты, которые портят ваш сон летом

Владимир Ефимов: В рамках 47 масштабных инвестпроектов в ЗАО появятся новые производства, объекты образования, спорта и здравоохранения


Зеленский назвал сумму, которую планирует взыскать с России

Перед новыми переговорами? Москва отбивается от дронов, в Киеве - «реально ад»

Пока вы не уснули: открытая поддержка Алиевым Киева и «подзатыльник» Зеленскому от Трампа


ЦСКА и "Оренбург" сыграли со счетом 0:0 в первом туре РПЛ

Юный спортсмен установил новый рекорд России в дистанции 400 метров.

Киберспортсмен из Алтайского края стал двукратным чемпионом России 

Сергей Собянин открыл школу на 1100 мест в стремительно растущей Коммунарке


«Выпил две рюмки, не вырвало»: юрист Трампа рассказал, как пил водку с Лукашенко ради освобождения заключенных

Вячеслав Федорищев и Александр Лукашенко наметили направления развития сотрудничества Самарской области и Беларуси

«Выпил две рюмки, не вырвало»: юрист Трамп рассказал, как пил водку с Лукашенко ради освобождения заключенных

Самарская делегация встретится с Александром Лукашенко в рамках работы в Минске


Собянин: Москва выделила уже более 20,5 млрд на поддержку производств

Собянин: противовоздушная оборона сбила еще один беспилотник, летевший к столице

Собянин: Летевший к Москве БПЛА ликвидирован системой ПВО Минобороны

Сергей Собянин открыл школу на 1100 мест в стремительно растущей Коммунарке


Премия достойным. Названы лучшие экотехнологии

В Москве уже более 2,4 тысячи электробусов российского производства

В северо-западной части Москвы закрыли торговый центр из-за наводнения.

В Республике Алтай расследуют дело по факту очередного крушения вертолета у Телецкого озера


90% АВТО СКРУЧЕНЫ. Как мы проверяем пробег и почему в США с этим строже

11 перенаправленных в Нижний Новгород самолетов вылетели в Москву

Бренд «Дефиле» представляет новые коллекции купальников

Московскую область признали самым опасным регионом для владельцев частных домов


Республика Алтай вошла в десятку регионов России по развитию ипотеки

Архангельская область - не самое перспективное место для трудоустройства

Центр подготовки личного состава Северо-Западного округа Росгвардии пополнили призывники

Семь туристов на байдарках пропали между Карелией и Соловками — троих до сих пор ищут


Опубликована обновлённая информация о задержке поездов в Крым и обратно

В пути следования задерживаются поезда в Крым и обратно

"Гранд сервис экспресс" сообщил о задержках 16 поездов в Крым и из Крыма

В пути следования задерживаются поезда «Таврия»


Путин наградил медалями I степени руководителей клуба "Валдай" Лаврентьеву и Лукьянова

Роскосмос опубликовал снимок циклона, который обрушился на Москву

СОГАЗ, Московский метрополитен и ВТБ протестировали страховые выплаты в цифровом рубле

В Московском авиаузле и Пулкове 118 рейсов было отменено, 203 задержано














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *