Телескоп «Джеймс Уэбб» подтвердил одну из теорий формирования планет
Телескоп «Джеймс Уэбб» совершил прорыв в планетологии, подтвердив своими наблюдениями теорию формирования планет с помощью дрейфующих в космосе каменных глыб, покрытых льдом. Предположительно, таким же образом на Земле миллиарды лет назад могла появиться вода.
Споры о том, как на Земле появилась вода, продолжаются уже несколько десятилетий. Известно, что наша планета сформировалась около 4,5 миллиардов лет назад во внутренней части Солнечной системы, внутри вращающегося протопланетного диска из газа и пыли. Они образуются вокруг молодых звезд по всей галактике. Некоторые ученые предполагают, что вода оказалась на Земле из других частей протопланетного диска, а не из окрестностей нашей планеты во внутренней Солнечной системе.
Наиболее распространенная теория заключается в том, что Земля получила свою воду из комет и астероидов после того, как сформировалась и остыла. Однако у этой гипотезы есть и спорные моменты – например, некоторые соотношения изотопов указывают на то, что на Земле очень рано образовалась значительная часть воды. Исследования соотношения лунных изотопов также показывают, что Земля получила большую часть своей воды до столкновения, в результате которого образовалась Луна – всего через несколько миллионов лет после образования Солнечной системы.
Протопланетные диски вокруг молодых звезд все еще остаются своеобразной загадкой. Мы можем видеть их вокруг других звезд в галактике, и даже можем видеть промежутки, оставленные молодыми, все еще формирующимися планетами. Но заглянуть внутрь этих дисков может быть непросто, но справиться с этим под силу самому мощному телескопу «Джеймс Уэбб» (JWST).
Международная группа ученых под руководством Андреа Банзатти из Техасского университета, с помощью телескопа подтвердили другую теорию формирования планет, согласно которой вода появилась по мере формирования Земли – теорию «дрейфа ледяной гальки». Согласно ей, покрытые льдом камни дрейфовали внутрь из внешних районов Солнечной системы, во время чего вода сублимировалась в пар. В результате, сочетание камней и пара образовало молодые планеты.
Исследователи использовали прибор среднего инфракрасного диапазона MIRI, установленный на борту телескопа «Уэбб» для изучения четырех молодых солнцеподобных звезд возрастом всего два или три миллиона лет, окруженных протопланетными дисками. Две из звезд имели небольшие протопланетные диски размером от 10 до 20 а.е., а две других – большие диски, размером от 100 до 150 а.е. Согласно теории дрейфа, маленькие диски чаще отправляют ледяные камни во внутреннюю часть своей звездной системы, и наоборот – более крупные и удлиненные диски менее эффективны в этом. Так, обледеневшие камни дрейфуют внутрь своих систем, становясь частью скалистых планет, которые обычно образуются именно во внутренних областях звездных систем.
Вместе с MIRI к наблюдениям подключился мощный спектрометр среднего разрешения MRS. Прибор может отличать холодную воду от теплой – важный навык, который необходим для исследования протопланетных дисков. Данные MRS показывают, что на маленьких дисках содержится больше холодной воды, чем на более крупных и удлиненных дисках.
Таким образом, благодаря космическому телескопу «Джеймс Уэбб» ученые наблюдали дрейф камней как в больших, так и в компактных дисках, что подтверждает ранее выдвинутую теорию. Теперь, когда ученые наблюдали это явление в других солнечных системах, можно предположить, что таким же образом когда-то Земля получила свою воду. Это также говорит о том, что внутренние области солнечной системы не изолированы от внешних и взаимодействуют друг с другом.
