Кометы собирали океаны Земли по всей Солнечной системе, считают ученые

«Земной» состав воды в кометах-»водовозах», подаривших нашей планете ее океаны, объясняется тем, что материя протопланетного диска постоянно «перемешивается» по мере его развития - окраины облака перемещаются в его центр и обратно за время формирования планет, заявляют астрономы в статье, опубликованной в журнале Science.

Группа ученых под руководством Михила Хогерхейде (Michiel Hogerheijde) из Лейденского университета (Нидерланды) пришла к такому выводу, изучив при помощи орбитального телескопа «Гершель» распределение водяного пара и льда в газопылевом диске вокруг оранжевого карлика в созвездии Гидры.

Звезда TW Гидры была открыта в конце 1990-х годов американским астрономом Дэвидом Уилнером (David Wilner). По космическим меркам, это светило еще не вышло из «пеленок» - возраст звезды не превышает 5-10 миллионов лет.

В 2005 году астрономы обнаружили у этой звезды протопланетный диск. TW Гидры находится на расстоянии в 170 световых лет от нашей планеты, и поэтому ее диск можно легко изучать при помощи наземных и орбитальных обсерваторий.

Хогерхейде и его коллеги использовали спектрограф дальнего инфракрасного диапазона (HIFI) на борту обсерватории «Гершель» для поиска следов водяного пара в «холодной» части протопланетарного диска у TW Гидры - на его окраинах и в толще его материи, куда не проникает свет звезд.

Как правило, вода в протопланетных дисках находится в двух агрегатных состояниях - в виде пара в «теплой» зоне и зерен льда - в «холодной». Пары воды поглощают свет определенной длины волны, благодаря чему их свойства и концентрацию можно легко измерить при помощи современных спектрометров, что невозможно для инертных частиц льда.

Авторы статьи предположили, что лучи ультрафиолета от самой звезды и ее соседей могут проникать в толщу холодной зоны и растапливать отдельные зерна льда, образуя небольшие облачка водяного пара. На базе этой гипотезы ученые построили модель поведения молекул воды в протопланетном диске у TW Гидры и вычислили примерные доли воды в горячей и холодной части.

Затем исследователи проверили свои догадки при помощи инструмента HIFI на «Гершеле». Они обнаружили микроскопические доли пара в «холодной» зоне, после чего оценили общий объем воды в облаке и изучили ее свойства.

По оценкам ученых, общая масса воды в протопланетном диске составляет примерно 9 зеттатонн (10 в 21 степени), что равняется 1,5 массам Земли и в несколько тысяч раз превышает совокупный вес всех океанов нашей планеты.

Пространственная структура и некоторые физические свойства молекул воды зависят от спина атомов водорода. Если спин у обоих атомов одинаковый, то такая молекула называется пара-водой, если они противоположны - орто-водой. Соотношение этих форм указывает на происхождение «космической» воды и позволяет сравнить ее с ее «земной» родственницей.

Соотношение спиновых изомеров воды в облаке у TW Гидры оказалось в несколько раз меньше аналогичного показателя для комет Солнечной системы.

Как предполагают ученые, это говорит о том, что материя протопланетного диска в Солнечной системе должна была постоянно перемешиваться, чтобы достичь высокого соотношения изомеров воды в холодной части облака.

Таким образом, кометы-«водовозы», подарившие земле ее океаны, сформировались из смеси воды из «теплых» и «холодных» частей протопланетного облака, заключают астрономы.