شواهد جدید نشان می‌دهد قدمت آب روی زمین ممکن است قدیمی‌تر از خورشید باشد

گروهی از اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ عظیم آتاکاما در شیلی موفق به شناسایی بی‌سابقه نوعی «آب سنگین» در یک منظومه ستاره‌ای جوان در فاصله حدود ۱۳۰۰ سال نوری از زمین شدند. این کشف نخستین شواهد مستقیم از باقی‌ماندن آب در طول یک سفر میان‌ستاره‌ای، از ابرهای مولکولی تا مواد سازنده سیارات را ارائه می‌دهد و می‌تواند منشأ آب در منظومه شمسی و زمین را به یخ‌های میلیاردها ساله مرتبط کند.

اخترشناسان می‌گویند آبی که اقیانوس‌های زمین را پر کرده و همان آبی که برای تهیه قهوه یا چای صبحگاهی استفاده می‌کنیم، ممکن است قدمتی بیشتر از خورشید داشته باشد.

تیمی از پژوهشگران با استفاده از تلسکوپ بزرگ آتاکاما (Atacama Large Millimeter Array) در شیلی موفق به شناسایی بی‌سابقه نوعی نادر از «آب سنگین» در یک منظومه ستاره‌ای نوپا به نام V883 Orionis شدند که حدود ۱۳۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارد. این نخستین شواهد مستقیم از باقی‌ماندن آب در طول یک سفر میان‌ستاره‌ای، از ابرهای مولکولی تا مواد سازنده سیارات است.

منظومه V883 Orionis نشان داد که آب موجود در دیسک اطراف آن که محل شکل‌گیری سیارات آینده است به زمان‌هایی بسیار پیش از تولد ستاره بازمی‌گردد و از خشونت‌های ناشی از تولد ستاره جان سالم به در برده است. این کشف نشان می‌دهد که بخش زیادی از آب موجود در منظومه شمسی ما ممکن است از یخ‌هایی با قدمت میلیاردها سال منشأ گرفته باشد.

مارگوت لیمکر (Margot Leemker)، نویسنده اصلی این پژوهش از دانشگاه میلان، در بیانیه‌ای گفت: «شناسایی ما به‌طور قطعی نشان می‌دهد که آبی که در این دیسک‌ها برای شکل‌گیری سیارات دیده می‌شود، احتمالا قدیمی‌تر از ستاره مرکزی است و ممکن است در ابتدایی‌ترین مراحل شکل‌گیری ستاره و سیاره تشکیل شده باشد. این کشف، پیشرفتی بزرگ در درک نحوه انتقال آب به منظومه شمسی و احتمالاً زمین از طریق فرآیندهای مشابه محسوب می‌شود.»

این مطالعه جدید که در نشریه Nature Astronomy منتشر شده، توضیح می‌دهد اگر آب به اندازه‌ای مقاوم باشد که بتواند از تمام مراحل شکل‌گیری ستاره و سیاره جان سالم به در ببرد، پس مواد اولیه حیات صرفاً توسط ستاره‌ها تولید نمی‌شوند، بلکه می‌توانند از نواحی سرد میان آن‌ها به ارث برسند. این یافته‌ها می‌تواند آب و به‌تبع آن، امکان وجود حیات را در سراسر کیهان به هم مرتبط کند.

کلید یافته‌های این تیم در شناسایی نوعی نادر از «آب سنگین» نهفته است که به نام آب دوتریوم‌دار دوگانه شناخته شده و شامل دو اتم دوتریوم (نسخه سنگین‌تر هیدروژن) است. دانشمندان میزان این مولکول را در دیسک V883 Orionis با آب معمولی و آب دوتریوم‌دار تک‌اتمی مقایسه کردند. طبق این مطالعه، اگر آب در صفحات دیسک نابود شده و دوباره تشکیل شده باشند، احتمالا سطح آب دوتریوم‌دار دوگانه پایین آمده است.

اما دیسک حاوی مقدار زیادی از این نوع آب، مشابه سطحی است که در ستاره‌های بسیار جوان در حال شکل‌گیری و حتی در دنباله‌دارهای منظومه شمسی دیده می‌شود. بنابراین این نشانه‌ای قوی از وجود یخ موجود در این دیسک‌های به ارث رسیده و جوان نیست. به‌عبارت دیگر، همان مولکول‌های آبی که در یک ابر میان‌ستاره‌ای باستانی روی ذرات غبار منجمد شده‌اند، هنوز در دیسک‌هایی حضور دارند که روزی سیارات را شکل خواهند داد. پژوهشگران معتقدند این موضوع می‌تواند فضای عمیق و دوردست را به آب روی زمین مرتبط کند (شاید از طریق اجرام یخی که آب را به سیارات منتقل می‌کنند).

در حالی که برخی دانشمندان معتقدند زمین و حیات اولیه حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش گازهایی را خارج کرده که در نهایت منجر به ایجاد جو شده، ممکن است امکان بارش و تشکیل اقیانوس‌ها را فراهم کرده باشد. بسیاری بر این باورند که حجم عظیم آب از طریق برخورد دنباله‌دارها و سنگ‌های یخی به زمین منتقل شده یا ترکیبی از هر دو فرآیند هستند.

جان توبین (John Tobin)، یکی از نویسندگان این مطالعه از بنیاد ملی علوم ایالات متحده، در بیانیه‌ای گفت: «تا پیش از این، مطمئن نبودیم که آیا بیشتر آب موجود در دنباله‌دارها و سیارات به‌صورت تازه در دیسک‌های نوپا مانند V883 Ori شکل گرفته یا منشأ آن از ابرهای میان‌ستاره‌ای باستانی بوده است.»

این مطالعه همچنین می‌تواند به درک نحوه رفتار مواد اولیه حیات در این محیط‌ها کمک کند. در دیسک V883 Orionis، به نظر می‌رسد آن مواد شیمیایی تحت تأثیر گرما یا تابش قرار گرفته‌اند، اما آب همچنان دست‌نخورده باقی مانده است. این تضاد ممکن است توضیح دهد که چرا آب حامل مناسبی برای مواد خام حیات است و حتی در شرایط سختی که سایر مولکول‌ها را نابود می‌کند، پایدار باقی می‌ماند.