Dugay na nga naghunahuna ang mga astronomo kon sa unsang paagi ang Yuta nahimong dagaya sa tubig—abunda sa abyssal nga kadagatan, bugnaw nga mga yelo ug ulan nga mibuhagay gikan sa langit ngadto sa mga lanaw, suba ug mga kalamakan. Ang tubig, nga gilangkuban sa una ug ikatulo nga labing komon nga mga elemento sa uniberso, usa ka malimbongon nga yano nga molekula nga maporma. Bisan pa, bisan kung ang mga detalye sa paghatud niini sa batoon nga mga planeta sama sa atoa mahimo’g hinungdanon aron masabtan ang pagkaylap sa kosmiko sa kinabuhi, kini nagpabilin nga wala mailhi.

Ang tubig usa ka kusgan nga medium alang sa pagtipon sa mga komplikado nga organikong molekula ug nagtanyag mga dangpanan alang sa pagtumaw ug sa sunod nga ebolusyon sa kinabuhi nga nahibal-an naton. Sa kahiladman sa Yuta gisiguro niini ang lithic lubrication nga nagpugong sa mga plate tectonics nga nagpalig-on sa klima gikan sa paggaling hangtod sa paghunong-usa pa nga mekanismo nga mahimo’g hinungdanon alang sa kinabuhi. Ug kung nagyelo sama sa yelo kini adunay hinungdan nga papel sa pagporma sa planeta pinaagi sa paghatag sa papilit nga makatabang sa mga batan-ong kalibutan nga motubo. Ingon niana, ang mga siyentista nabalaka nga mas masabtan ang mga planetary peregrinations sa tubig-ang mga agianan nga gikinahanglan aron mabag-o ang mga planeta gikan sa nauga nga mga bato ngadto sa mga kalibutan nga ingon ka basa sa Yuta.

Aron makakuha og dugang nga panabut, ang mga astronomo naggamit sa James Webb Space Telescope (JWST) sa pagtan-aw sa mga protoplanetary disk: ang mga pagtuyok sa gas ug abog sa palibot sa mga batan-ong bituon diin ang mga planeta aktibo nga naporma karon. Bisan tuod ang mga astronomo nakakita sa tubig sulod sa maong mga disk kaniadto, ang ilang panan-aw dili maayo. Pananglitan, ang alisngaw sa tubig makita sa Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)—sa daghang bahin ang labing gamhanang radio observatory sa Yuta—apan ang pasilidad kasagarang dili makamatikod sa tubig nga yelo. Gibabagan niini ang gawas nga mga rehiyon sa protoplanetary disk gikan sa pagsusi sa ALMA. Ang array dili usab makasusi pag-ayo sa init, sulod nga mga rehiyon sa mga disk diin naporma ang terrestrial nga mga lawas. Ang JWST, sa laing bahin, gidisenyo uban sa maong mga pagtuon sa hunahuna ug adunay—sa literal—giablihan ang mga ganghaan sa baha. Ang bag-ong obserbatoryo sa kawanangan naghatod sa wala pa mahitabo nga pagtan-aw kung giunsa ang pag-agi sa tubig gikan sa nagporma sa bituon nga higanteng molekular nga mga panganod ngadto sa mga protoplanetary disk ug sa katapusan sa mga planeta-nga adunay hinungdanon nga mga implikasyon alang sa astrobiology, lakip na kung ang atong kaugalingon nga tubig nga kalibutan sa usa ka paagi espesyal o ordinaryo.

Sa pagsuporta sa journalism sa syensya

Kung nalingaw ka niini nga artikulo, hunahunaa ang pagsuporta sa among award-winning nga journalism pinaagi sa pag-subscribe. Pinaagi sa pagpalit sa usa ka suskrisyon nakatabang ka nga masiguro ang kaugmaon sa mga makahuluganon nga istorya bahin sa mga nadiskobrehan ug mga ideya nga naghulma sa atong kalibutan karon.

“Sa JWST morag kalit kang mosulay ug bag-ong mga baso, ug kini maghatag kanimo ug mas hait nga panglantaw,” miingon si Andrea Banzatti, usa ka astronomo sa Texas State University nga nagtuon sa protoplanetary disks.

Ang kosmikong odyssey sa tubig nagsugod gatosan ka milyon ka tuig human sa big bang. Niana ang unang mga bituon—nga grabeng nagsagol sa ilang hydrogen store aron sa pagpatunghag mas bug-at nga mga elemento—mibuto ngadto sa mga supernova nga nagpugas ug oksiheno sa uniberso. Niini nga punto, ang usa ka atomo sa oksiheno mahimong mosagol sa duha ka atomo sa hydrogen aron mahimong usa ka molekula sa tubig—usa ka molekula nga mahimo, sa usa ka kosmiko nga siklo sa paglalang ug pagkaguba, sa gihapon mabungkag pag-usab pinaagi sa high-energy radiation gikan sa mga bituon ug uban pang mga astrophysical. tinubdan. Apan sa madugay o sa madali—walay duhaduha binilyon ka tuig ang milabay, sa pipila ka kaso—ang maong tubig nakaabot sa bugnaw nga mga utlanan sa molekular nga mga panganod, diin ang laing gubot ug mapintas nga kapitulo sa panaw niini magsugod. Ang molekular nga panganod maoy higante, tugnaw nga mga pungpong sa abog ug nagyelo nga gas nga adunay daghang tubig nga yelo ug nagsilbing duyan sa mga bituon ug mga planeta. Kung ang bahin sa usa ka panganod moabut sa usa ka kritikal nga densidad, ang grabidad hinungdan nga ang dasok, halos spherical nga rehiyon nahugno ngadto sa usa ka patag, nagtuyok nga protoplanetary disk nga adunay usa ka mitungha, nagdan-ag nga bituon sa sentro niini. Kadaghanan niini nga proseso gitabonan sa abog ug napamatud-an nga halos imposible nga masusi-hangtod sa JWST. “Kinahanglan ang talagsaong pagkasensitibo sa JWST aron makahimo kami sa pagdakop sa pipila ka mga photon nga makalusot niini ug busa mahulagway ang nagyelo nga mga lugas sa wala pa magsugod ang pagporma sa bituon ug planeta,” miingon si Karin Öberg, usa ka astronomo sa Harvard University.

Gikan didto, ang nagtubo nga bituon mokaon sa materyal nga nag-ulan gikan sa iyang enveloping disk, nga nagmugna og dugang nga kahayag ug kainit-ug posible nga mabuak ang mga molekula sa tubig sa disk aron maluto ang kaumog nga modagayday unta ngadto sa mga kalibutan. Kung kini nga proseso mahitabo nga episyente kaayo, ang resulta mao ang mga galaksiya nga puno sa uga nga mga sistema sa planeta, ug mahimo nga wala kita dinhi-nga sa gamay nga bahin ngano nga kadaghanan sa mga siyentipiko nagduda nga dili kini mahimo. Sa usa ka paagi ang tubig kinahanglan nga moagi nga wala maunsa gikan sa malinawon nga molekular nga mga panganod pinaagi sa nag-agay nga mga disk nga nagporma sa bituon.

Niadtong 2021 si John Tobin, usa ka astronomo sa National Radio Astronomy Observatory, ug uban pa migamit sa ALMA sa pag-obserbar sa V883 Orionis—usa ka disk-wreathed protostar nga nahimutang 1,305 light-years gikan sa Yuta nga mas dako ug gamay kay sa atong adlaw apan nagdan-ag mga 200 ka pilo nga mas hayag. . Ang silaw sa protostar nagpainit sa bugnaw nga gawas nga disk, nga nagbag-o sa yelo ngadto sa alisngaw sa tubig nga nahimong usa ka beacon alang sa radio vision sa ALMA. Swerte kadto nga break. Ang grupo ni Tobin nakakitag taas nga ratio sa semibug-at nga tubig—diin ang mas bug-at nga hydrogen isotope deuterium mopuli sa usa sa duha ka estandard, mas gaan nga hydrogen atoms sa molekula sa tubig. Tungod kay ang semibug-at nga tubig mahimo ra maporma sa bugnaw nga temperatura-ug dili ang taas nga temperatura nga direktang nalangkit sa pagporma sa bituon-ang mga gigikanan niini sa palibot sa V883 Orionis kinahanglan nga gikan sa molekular nga panganod mismo, nagsugyot nga ang tubig miagi sa proseso sa pagporma sa bituon nga wala mausab. Sa pagkatinuod, ang ratio sa semibug-at nga tubig ngadto sa normal nga tubig nga naobserbahan ni Tobin ug sa iyang mga kauban hingpit nga motakdo sa proporsiyon nga nakita sa ubang molekular nga panganod. Natukma usab niini ang ratio nga makita sa mga kometa sa atong solar system—nagpasabot sa usa ka paagi nga ang tubig makaabot sa batoon nga mga kalibotan.

Ang mga astronomo sa pagkakaron naghunahuna nga ang terrestrial nga mga planeta makakuha og tubig sa tulo ka lain-laing mga paagi. Mahimo nga ang tubig anaa na sukad pa sa sinugdan—nga napuno sa mga lugas sa abog nga mao ang mismong mga bloke sa pagtukod sa mga planeta. O tingali ang nagtubo nga mga planeta nagsuyop sa alisngaw sa tubig direkta gikan sa gas sa primordial disk —nagtugot sa grabidad sa paghimo ug humid nga atmospera palibot sa ilang batoon nga kinauyokan. O tingali sa dihang naporma na ang mga planeta, sila mobugwak ug tubig nga gi-import pinaagi sa salin nga yelo nga mga tinumpag nga nangahulog gikan sa lagyong mga rehiyon sa sistema sa planeta. Ang mga resulta ni Tobin nagsugyot nga kining ulahi nga agianan adunay dakong papel apan ang mga kometa ug meteorite nga naghatod ug tubig dili molihok nga mag-inusara. Ang tubig sa Yuta adunay gamay nga ubos nga ratio sa semibug-at nga tubig ngadto sa normal nga tubig kay sa makita sa mga kometa—nga nagpasabot nga samtang ang kadaghanan sa tubig sa atong planeta naggikan sa nagyelo nga hinterlands sa gawas nga solar system, ang uban lagmit naladlad na hinuon sa taas nga temperatura duol sa adlaw. Kung unsa ang hitsura sa pagkaladlad, bisan pa, nagpabilin nga bukas nga pangutana.

Aron makit-an ang mga tubag, gusto ni Öberg nga maghimo usa ka kosmiko nga mapa—gipunting ang mga lokasyon sa tubig sa palibot niining mga batan-ong protoplanetary disk aron makita kung diin kini dali nga magamit aron mapakaon ang bisan unsang nag-umol nga mga kalibutan. Ang ALMA nakahimo na og sketch nga hanap nga imahe, ug ang JWST nagsugod sa pagpuno sa mga kal-ang nga adunay talagsaong detalye. Kaniadtong Abril Sierra Grant, usa ka astronomo sa Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics sa Garching, Germany, ug ang iyang mga kauban migamit sa JWST sa pag-obserbar sa tubig sa usa ka disk nga kaniadto morag uga—nagpakita sa talagsaong katakus sa space observatory sa pagkuhag bag-ong mga panglantaw bisan gikan sa atabay. – gitun-an nga mga sistema. “Anaa gyud kami sa usa ka bag-ong panahon sa JWST,” ingon ni Grant. “Talagsaon nga makamatikod kami sa mga butang nga wala namo mamatikdi kaniadto.”

Nian sa miaging Agosto si Giulia Perotti, usa ka astronomo gikan sa Max Planck Institute for Astronomy sa Heidelberg, Germany, ug uban pa nakamatikod sa alisngaw sa tubig sa PDS 70—ang bugtong protoplanetary disk nga nailhan pa nga nagtago sa dili usa kondili duha ka higanteng mga planeta. Ang ilang presensiya lagmit nagpasabot nga ang terrestrial nga mga planeta naghiusa usab sulod sa sulod nga disk​—sa eksaktong lokasyon diin ang mga astronomo nakakita na ug tubig. “Kini ang una nga higayon nga nakit-an namon ang alisngaw sa tubig sa mga sentral nga rehiyon sa a pag-host sa planeta disk, “miingon si Perotti. Ang nangaging mga obserbasyon nagpakita nga wala gayoy tubig—nga dili ikatingala, tungod kay ang tubig maglisod sa pagpuga aron mabuhi sa grabeng radiation nga duol kaayo sa bituon. Karon nahibal-an na sa mga astronomo nga kini mahimo ug nga kini mahimo’g modan-ag sa atmospera sa mga planeta samtang sila nagtubo — sukwahi sa pagkab-ot sa uga nga mga planeta pinaagi sa mga bisita sa interplanetary sa ulahi. Ingon niana, kadaghanan sa mga terrestrial nga kalibutan sa tibuuk kalibutan mahimo’g matawo nga adunahan, nga adunay daghang tubig gikan sa sinugdanan.

Kana sa iyang kaugalingon mahimong usa ka problema, ingon ni Öberg, nga mahimong mosangput sa mga kalibutan nga ingon niana usab puno sa tubig. Ang mga siyentista sa pagkakaron naghunahuna nga ang mga kalibotan sa kadagatan maglisod sa pagmugna ug kinabuhi, apan ang usa ka planeta nga adunay pond-peppered nga mga kontinente mas maayong suwerte. Kana tungod kay daghan sa mga reaksyon nga gihunahuna nga hinungdanon alang sa prebiotic chemistry ug ang pagsaka sa komplikado nga mga sistema sa kemikal nagpadayon nga labi ka episyente sa gagmay, konsentrado nga mga lim-aw kaysa sa lapad, natunaw nga kadagatan. Dugang pa, ang mga mineral nga nahurot gikan sa mga kontinente makadugang hinungdanon nga sustansya sa tubig. Apan aron mahibal-an kung unsa ka sagad ang uniberso nagtukod og mga terraqueous orbs sama sa Yuta, si Öberg nangatarungan nga kinahanglan una natong masabtan ang mga batan-ong protoplanetary disks-pinaagi sa pagkompleto sa maong kosmiko nga mapa, nga nagpakita dili lamang sa mga lokasyon sa tubig sa palibot niini nga mga disk apan usab kung giunsa kini pag-agos gikan sa usa ka lokal. ngadto sa sunod.

Bisan pa, kung giunsa ang pagbubo sa tubig gikan sa nagyelo nga gawas nga rehiyon sa disk sa sulod, bisan pa, dili klaro-ilabi na sa PDS 70, diin adunay usa ka dako nga gintang tali sa gawas ug sa sulod nga mga disk. Unya sa miaging Nobyembre si Banzatti, Öberg ug uban pa nakaobserbar sa alisngaw sa tubig sulod sa linya sa niyebe sa sistema, ang transisyonal nga rehiyon diin ang nagbalhinbalhin nga temperatura nagbag-o sa tubig gikan sa solid ngadto sa likido o gas. Kini nagpamatuod sa usa ka pisikal nga proseso diin ang tubig molalin pasulod. Kap-atan ka tuig na ang milabay, ang mga astronomo nagtuo nga ang tubig nga yelo sa gawas nga disk maanod pasulod sa mas lig-on nga solidong materyal—mga lugas sa abog ug gitawag nga nagyelo nga mga bato nga lainlaig gidak-on gikan sa pipila ka milimetro hangtod sa pipila ka metros—hangtod sa pag-sublimate sa snowline sa usa ka dako nga gabon sa tubig alisngaw. Mao kana ang tukma nga pirma nga naobserbahan ni Banzatti. “Kini gyud ang gipaabut niining sukaranan nga teorya sa pagporma sa planeta, kini nga senaryo nga ‘pag-anod sa gagmay nga bato’ nga kinahanglan magpakaon sa pagporma sa [terrestrial planets] ug gani maghatud ug tubig,” miingon si Banzatti. “Gikan nianang gamay nga signal makahimo kami og usa ka matahum nga istorya.” Ug kini adunay mga implikasyon alang sa PDS 70. Si Perotti nagduda nga kini nga mekanismo nagdala sa tubig sa sulod sa wala pa ang gintang nga naporma tali sa gawas ug sa sulod nga mga rehiyon sa disk sa sistema. O mahimo nga ang tubig nagpadayon sa paglalin pinaagi sa gintang bisan karon, bisan pa sa labi ka gamay nga wala pa makita nga micron-sized nga yelo nga abug. Kini nga abog, uban sa pipila ka molekula sa tubig, mahimong magsilbing panalipod, nga magpugong sa daghang molekula sa tubig nga dili mabungkag.

Ang kosmikong mapa ni Öberg sa ingon nahimong mas ug mas detalyado-nga adunay dagkong mga reservoir nga makita sa daghang mga rehiyon sa protoplanetary disks, nga nagsugyot nga ang tubig mahimong modagayday ngadto sa batoon nga mga kalibutan sa daghang paagi. Bisan pa, ang mga astronomo wala mahibal-an kung ang usa ka senaryo adunay labaw nga kamot. “Niini nga yugto sa among panukiduki, wala kami sa posisyon nga mahimong eksklusibo,” ingon ni Perotti. Sa PDS 70, pananglitan, mahimo nga kining mga terrestrial nga planeta mawad-an sa pipila ka tubig nga daling mabatonan nila—nagsalig sa mga asteroid aron mapuno kini sa ulahi. Ang umaabot nga mga obserbasyon kinahanglan maghatag kahayag sa dominanteng agianan, nga mahimong mausab depende sa pipila ka mga kinaiya sa sistema sa planeta.

Si Grant, pananglitan, naghinam-hinam nga makita kung giunsa ang pagsukod sa dinamika sa tubig sa stellar mass. Sa pagkakaron, ang mga bituon nga tag-as ang masa morag uga^⁠ samtang ang mas gagmay, mas samag-adlaw nga mga bituon daw medyo napuno sa tubig, apan gusto ni Grant nga mahibal-an kung unsa ang kasagaran sa pipila sa labing gamay nga mga bituon. Gitawag nga M dwarf, kini nga mga bituon naluya, nagpasabut nga ang mga planeta nga naglibot kanila kinahanglan nga naa sa usa ka duol nga orbit aron mahimong init alang sa kinabuhi-usa ka quirk nga naghimo kanila nga sayon ​​​​alang sa mga mangangayam sa planeta sa pag-imbestiga gamit ang JWST ug uban pang mga teleskopyo. Ang ilang protoplanetary disk dugay na nga nagpakita nga kabus sa tubig-apan ang bag-ong datos karon nagsugyot nga lahi. Sa miaging Disyembre si Banzatti, Öberg ug ilang mga kaubanan nagpatik sa usa ka pagtuon nga nagdetalye sa unang kaso sa usa ka puno sa tubig nga disk sa palibot sa usa ka M dwarf star. Nagplano si Grant nga susihon pa kini nga pangutana pinaagi sa pagsuhid sa daghang gagmay nga mga bituon kutob sa iyang mahimo. Samtang ang padayon nga pag-analisa ni Banzatti sa mga snowline gikan sa 30 ka lain-laing mga sistema nagpadayag na nga ang gagmay, compact disks nagpadala ug 10 ka pilo nga mas daghang tubig paingon sa ilang sulod nga mga rehiyon kay sa madumala sa dagko, gilugwayan, napunog gap nga mga disk. Ang kosmiko nga panaw sa tubig, sa katapusan, nakapunting.

“Makapahinam nga makita kini nga mga resulta nga magkauban,” ingon ni Tobin. “Kini usa ka katingad-an nga panahon sa pagkadiskobre – bisan pa nga nahibal-an ra namon kung unsa ang naa didto.”