«Джеймс Уэбб» впервые в истории обнаружил воду в протопланетном диске в потенциально обитаемой зоне

Астрофизики получили неопровержимые доказательства того, что вода в жидком виде может существовать в зонах формирования скалистых планет, подобных Земле. Это переворачивает устоявшиеся представления о времени и условиях возникновения пригодных для жизни миров. Ключевое открытие сделано в системе PDS 70, расположенной в 370 световых годах от нас, где телескоп «Джеймс Уэбб» впервые зафиксировал водяной пар во внутреннем протопланетном диске — там, где, по всем расчетам, его быть не должно.

Система-фантом: как вода выживает там, где её ждала гибель

Звезда PDS 70 относится к спектральному классу K и значительно холоднее Солнца. Её возраст оценивается в 5,7 миллиона лет — для протопланетного диска это уже почтенный срок. Согласно классическим моделям звёздной эволюции, к этому моменту жёсткое ультрафиолетовое излучение светила должно было полностью диссоциировать молекулы воды в ближней к звезде зоне. Однако данные спектрометров обсерватории показали обратное: водяной пар не только присутствует, но и его концентрация практически идеально совпала с теоретическими предсказаниями для зон формирования землеподобных планет.

Где именно обнаружена вода и что это меняет

Водяной пар зафиксирован на расстоянии 160 миллионов километров от звезды. Для сравнения: Земля находится в 93 миллионах километров от Солнца. Несмотря на большую удалённость, температурные условия в этой области PDS 70 всё ещё допускают существование воды в жидкой фазе. Более того, спектрометры «Уэбба» одновременно выявили крупные гранулы скалистой пыли — строительный материал для будущих планет земного типа. Это означает, что процессы формирования твёрдых тел и аккреции воды на них идут параллельно, а не последовательно, как считалось ранее.

Протопланетный диск системы разделён на две части зазором шириной 8 миллиардов километров. В этом разрыве уже обнаружены две экзопланеты-гиганта. Именно они, вероятно, расчистили пространство, разделив диск на внешнюю холодную и внутреннюю тёплую зоны. Открытие воды во внутренней зоне ставит перед учёными вопрос: как влага туда попала и почему не была уничтожена радиацией?

Две гипотезы: рождение на месте или доставка из холода

На данный момент существует два основных объяснения аномалии. Первое предполагает, что вода образуется непосредственно во внутреннем диске в результате химической реакции водорода с кислородом. Второе, более интригующее, говорит о том, что водяной лёд мог мигрировать из внешнего холодного диска внутрь системы, где превратился в пар, успев избежать фотодиссоциации. Окончательный ответ дадут только дальнейшие наблюдения, но сам факт того, что вода присутствует в зоне обитаемости на поздних стадиях эволюции диска, радикально меняет прогнозы по поиску жизни.

До этого открытия считалось, что вода в жидком виде может появиться на планетах земного типа лишь после завершения формирования их коры, в результате вулканической деятельности или бомбардировки кометами. Теперь выясняется, что вода может быть интегрирована в структуру планеты уже на стадии её роста из пылевых гранул. Это означает, что процессы, ведущие к появлению океанов, могут запускаться на миллионы лет раньше, чем предполагалось.

Успех миссии «Джеймс Уэбб» в данном случае — не просто регистрация спектральной линии. Это первый случай, когда инструментарий обсерватории позволил заглянуть в самую сердцевину процесса формирования потенциально обитаемых миров. Система PDS 70 становится идеальной «лабораторией» для проверки гипотез о том, как именно вода попадает на молодые планеты и как долго она может там сохраняться.