Os astr\u00f3nomos se preguntaban durante moito tempo como a Terra se converteu en rica en auga: abundante con oc\u00e9anos abisais, glaciares fr\u00edxidos e choiva que se derrama desde o ceo a lagos, r\u00edos e zonas h\u00famidas. A auga, que est\u00e1 composta polo primeiro e o terceiro elementos m\u00e1is com\u00fans do universo, \u00e9 unha mol\u00e9cula enganosamente sinxela de formar. Por\u00e9n, a\u00ednda que os detalles da s\u00faa entrega a planetas rochosos como o noso poden ser esenciais para comprender a prevalencia c\u00f3smica da vida, seguen sendo desco\u00f1ecidos.<\/p>\n
A auga \u00e9 un medio potente para a ensamblaxe de mol\u00e9culas org\u00e1nicas complexas e ofrece refuxios para a aparici\u00f3n e a posterior evoluci\u00f3n da vida tal e como a co\u00f1ecemos. No fondo da Terra, asegura a lubricaci\u00f3n l\u00edtica que impide que a tect\u00f3nica de placas que estabiliza o clima se dete\u00f1a, outro mecanismo que poder\u00eda ser crucial para a vida. E cando se conxela como xeo xoga un papel fundamental na formaci\u00f3n do planeta ao proporcionar o pegamento que axuda a crecer aos mundos novos. Polo tanto, os cient\u00edficos est\u00e1n ansiosos por comprender mellor as peregrinaci\u00f3ns planetarias da auga: as v\u00edas que se necesitan para transformar os planetas de rochas desecadas en mundos tan empapados como a Terra.<\/p>\n
Para obter m\u00e1is informaci\u00f3n, os astr\u00f3nomos est\u00e1n a utilizar o telescopio espacial James Webb (JWST) para mirar os discos protoplanetarios: os remolinos de gas e po arredor das estrelas novas onde os planetas se est\u00e1n formando activamente hoxe. A\u00ednda que os astr\u00f3nomos albiscaron auga dentro destes discos antes, a s\u00faa visi\u00f3n foi nebulosa. Por exemplo, o vapor de auga \u00e9 visible para o Atacama Large Millimeter\/submillimeter Array (ALMA) -en moitos aspectos o observatorio de radio m\u00e1is poderoso da Terra-, pero a instalaci\u00f3n non pode detectar xeo de auga en gran medida. Isto bloquea as rexi\u00f3ns exteriores dun disco protoplanetario do escrutinio de ALMA. A matriz tampouco pode sondar profundamente as rexi\u00f3ns quentes e internas dos discos onde se forman os corpos terrestres. JWST, por outra banda, foi dese\u00f1ado pensando en tales estudos e ten, literalmente\u2014<\/i>abriu as comportas. O novo observatorio espacial ofrece unha visi\u00f3n sen precedentes de como a auga pasa das nubes moleculares xigantes formadoras de estrelas aos discos protoplanetarios e, finalmente, aos planetas, con implicaci\u00f3ns significativas para a astrobiolox\u00eda, inclu\u00edndo se o noso propio mundo acu\u00e1tico \u00e9 dalg\u00fan xeito especial ou com\u00fan.<\/p>\nSobre o apoio ao xornalismo cient\u00edfico<\/h2>\n
Se che gusta este artigo, considera apoiar o noso xornalismo premiado por subscribindo. Ao mercar unha subscrici\u00f3n, est\u00e1s contribu\u00edndo a garantir o futuro das historias impactantes sobre os descubrimentos e as ideas que configuran o noso mundo actual.<\/p>\n
“Con JWST \u00e9 como de s\u00fapeto probas lentes novas e danche unha visi\u00f3n moito m\u00e1is n\u00edtida”, di Andrea Banzatti, astr\u00f3nomo da Universidade Estatal de Texas que estuda discos protoplanetarios.<\/p>\n
A odisea c\u00f3smica da auga comezou centos de mill\u00f3ns de anos despois do Big Bang. Foi ent\u00f3n cando as primeiras estrelas, que se fusionaron furiosamente a trav\u00e9s do seu almac\u00e9n de hidr\u00f3xeno para producir elementos m\u00e1is pesados, irromperon en supernovas que sementaron o universo con os\u00edxeno. Neste punto, un s\u00f3 \u00e1tomo de os\u00edxeno poder\u00eda mesturarse con dous \u00e1tomos de hidr\u00f3xeno para formar unha mol\u00e9cula de auga, unha mol\u00e9cula que, nun ciclo c\u00f3smico de creaci\u00f3n e destruci\u00f3n, a\u00ednda poder\u00eda ser dividida de novo pola radiaci\u00f3n de alta enerx\u00eda das estrelas e outras fontes astrof\u00edsicas. Por\u00e9n, tarde ou cedo -sen d\u00fabida miles de mill\u00f3ns de anos despois, nalg\u00fans casos-, esa auga atopou o seu cami\u00f1o cara aos fr\u00edos conf\u00edns das nubes moleculares, onde comezar\u00eda outro cap\u00edtulo ca\u00f3tico e violento da s\u00faa viaxe. As nubes moleculares son grupos xigantes e fr\u00edos de po e gas conxelado que conte\u00f1en abundante xeo de auga e serven de berce para estrelas e planetas por igual. Cando parte dunha nube alcanza unha densidade cr\u00edtica, a gravidade fai que esa rexi\u00f3n densa e aproximadamente esf\u00e9rica colapse nun disco protoplanetario aplanado e xiratorio cunha estrela nacente e brillante no seu centro. Gran parte deste proceso est\u00e1 escurecido polo po e resultou case imposible de probar, ata JWST. “Foi preciso a incrible sensibilidade de JWST para permitirnos captar os poucos fot\u00f3ns que atravesan e, polo tanto, caracterizan os grans xeados xusto antes do inicio da formaci\u00f3n de estrelas e planetas”, di Karin \u00d6berg, astr\u00f3noma da Universidade de Harvard.<\/p>\n
A partir de a\u00ed, a estrela en crecemento alim\u00e9ntase do material que chove dende o seu disco envolvente, creando m\u00e1is luz e calor, e potencialmente rompendo as mol\u00e9culas de auga do disco para eliminar a humidade que doutro xeito ter\u00eda flu\u00eddo aos mundos. Se este proceso ocorre con demasiada eficiencia, o resultado ser\u00edan galaxias cheas de sistemas planetarios resecos, e quizais non esteamos aqu\u00ed, que \u00e9 en gran parte polo que a maior\u00eda dos cient\u00edficos sospeitan que isto non pode ser o caso. Dalg\u00fan xeito, a auga debe pasar ilesa de pl\u00e1cidas nubes moleculares a trav\u00e9s de discos de formaci\u00f3n de estrelas.<\/p>\n
En 2021 John Tobin, un astr\u00f3nomo do Observatorio Nacional de Radioastronom\u00eda, e outros utilizaron ALMA para observar V883 Orionis, unha protoestrela envolta de discos situada a 1.305 anos luz da Terra que \u00e9 s\u00f3 lixeiramente m\u00e1is masiva que o noso sol pero que brilla aproximadamente 200 veces m\u00e1is. O resplandor da protoestrela quenta o fr\u00edxido disco exterior, transformando o xeo en vapor de auga que se converte nun faro para a radiovisi\u00f3n de ALMA. Foi un descanso afortunado. O equipo de Tobin viu altas proporci\u00f3ns de auga semipesada, na que o is\u00f3topo de hidr\u00f3xeno m\u00e1is pesado, o deuterio, substit\u00fae a un dos dous \u00e1tomos de hidr\u00f3xeno m\u00e1is lixeiros e est\u00e1ndar dunha mol\u00e9cula de auga. Dado que a auga semipesada s\u00f3 pode formarse en temperaturas fr\u00edas -e non as altas temperaturas directamente asociadas \u00e1 formaci\u00f3n estelar-, as s\u00faas orixes ao redor de V883 Orionis deben remontarse \u00e1 propia nube molecular, o que suxire que a auga pasara polo proceso de formaci\u00f3n estelar sen cambios. De feito, a proporci\u00f3n de auga semipesada a auga normal que Tobin e os seus colegas observaron coincid\u00eda perfectamente coa proporci\u00f3n observada noutras nubes moleculares. Tam\u00e9n coincidiu coa proporci\u00f3n que se atopa nos cometas do noso sistema solar, o que indica que a auga pode chegar a mundos rochosos.<\/p>\n Os astr\u00f3nomos pensan actualmente que os planetas terrestres poden ga\u00f1ar auga de tres formas diferentes. Poder\u00eda ser que a auga estea a\u00ed dende o principio, encerrada entre grans de po que son os bloques de construci\u00f3n dos propios planetas. Ou quizais os planetas en crecemento extraen vapor de auga directamente do gas do disco primordial, permitindo que a gravidade constr\u00faa unha atmosfera h\u00famida ao redor do seu n\u00facleo rochoso. Ou quizais unha vez que os planetas se formaron, engurran auga importada a trav\u00e9s de restos de restos xeados que caen de rexi\u00f3ns afastadas do sistema planetario. Os resultados de Tobin suxiren que esta \u00faltima v\u00eda xoga un papel destacado pero que os cometas e meteoritos que transportan auga non funcionan s\u00f3s. A auga na Terra ten unha proporci\u00f3n de auga semipesada a auga normal lixeiramente menor que a que se atopa nos cometas, o que significa que, a\u00ednda que gran parte da auga do noso planeta chegou das terras xeadas do interior do sistema solar exterior, algunhas deben estar expostas a altas temperaturas preto do sol. Con todo, o que parece esa exposici\u00f3n segue a ser unha cuesti\u00f3n aberta.<\/p>\n Para atopar respostas, \u00d6berg quere constru\u00edr un mapa c\u00f3smico, sinalando as localizaci\u00f3ns da auga ao redor destes novos discos protoplanetarios para ver onde est\u00e1 dispo\u00f1ible para alimentar calquera mundo en formaci\u00f3n. ALMA xa debuxou unha imaxe borrosa e JWST comeza a cubrir os ocos con detalles espectaculares. O pasado mes de abril Sierra Grant, astr\u00f3noma do Instituto Max Planck de F\u00edsica Extraterrestre en Garching, Alema\u00f1a, e os seus colegas utilizaron JWST para observar auga nun disco que antes parec\u00eda seco, demostrando a notable capacidade do observatorio espacial para extraer novas ideas incluso de sistemas ben estudados. “Estamos realmente nunha nova era con JWST”, di Grant. “\u00c9 notable que puid\u00e9semos detectar cousas que antes non pod\u00edamos detectar”.<\/p>\n En agosto pasado Giulia Perotti, astr\u00f3noma do Instituto Max Planck de Astronom\u00eda de Heidelberg, Alema\u00f1a, e outros detectaron vapor de auga no PDS 70, o \u00fanico disco protoplanetario que a\u00ednda se sabe que alberga non un sen\u00f3n dous planetas xigantes. A s\u00faa presenza probablemente significa que os planetas terrestres tam\u00e9n se est\u00e1n unindo dentro do disco interno, no lugar preciso onde os astr\u00f3nomos atoparon auga. \u201cEsta \u00e9 a primeira vez que detectamos vapor de auga nas rexi\u00f3ns centrais de a aloxamento de planetas<\/i> “, di Perotti. Observaci\u00f3ns anteriores mostraran que non hai auga en absoluto, o que non era sorprendente, dado que a auga ter\u00eda dificultades para sobrevivir \u00e1 intensa radiaci\u00f3n tan preto da estrela. Agora os astr\u00f3nomos saben que pode e que pode simplemente aparecer nas atmosferas dos planetas a medida que medran, en lugar de chegar a planetas secos a trav\u00e9s da maior\u00eda dos visitantes terrestres. naceu rico, cunha abundancia de auga dende o primeiro momento.<\/p>\n Iso por si s\u00f3 poder\u00eda ser un problema, di \u00d6berg, que poder\u00eda levar a mundos que o son tam\u00e9n <\/i>rico en auga. Actualmente, os cient\u00edficos pensan que os mundos oce\u00e1nicos ter\u00e1n dificultades para crear vida, pero un planeta con continentes salpicados de lago ter\u00e1 moita mellor sorte. Isto d\u00e9bese a que moitas das reacci\u00f3ns consideradas cruciales para a qu\u00edmica prebi\u00f3tica e o aumento de sistemas qu\u00edmicos complexos proceden de forma moito m\u00e1is eficiente en estanques pequenos e concentrados que en oc\u00e9anos expansivos e dilu\u00eddos. Ademais, os minerais que se erosionan dos continentes engadir\u00e1n nutrientes cruciais \u00e1 auga. Pero para saber con que frecuencia o universo constr\u00fae orbes terraceos como a Terra, \u00d6berg argumenta que primeiro necesitamos comprender os novos discos protoplanetarios, completando ese mapa c\u00f3smico, que mostra non s\u00f3 a localizaci\u00f3n da auga ao redor destes discos, sen\u00f3n tam\u00e9n como fl\u00fae dun lugar a outro.<\/p>\n Sen embargo, non quedou claro como a auga derrama desde a xeada rexi\u00f3n exterior do disco cara a dentro, especialmente no PDS 70, onde hai un gran espazo entre os discos externo e interno. En novembro pasado Banzatti, \u00d6berg e outros observaron vapor de auga dentro da li\u00f1a de neve do sistema, a rexi\u00f3n de transici\u00f3n onde as temperaturas cambiantes transforman a auga de s\u00f3lida a l\u00edquida ou gasosa. Isto confirmou un proceso f\u00edsico polo cal a auga migra cara ao interior. Hai corenta anos, os astr\u00f3nomos postularon que o xeo de auga no disco externo derivar\u00eda cara ao interior sobre un material s\u00f3lido m\u00e1is resistente -grans de po e os chamados guijarros xeados que var\u00edan en tama\u00f1o desde uns poucos mil\u00edmetros ata uns poucos metros- ata sublimarse na li\u00f1a de neve nunha gran n\u00e9boa de vapor de auga. Esa \u00e9 a sinatura precisa que observou Banzatti. “Isto \u00e9 exactamente o que se esperaba nesta teor\u00eda fundamental da formaci\u00f3n planetaria, este escenario de ‘deriva de guijarros’ que deber\u00eda alimentar a formaci\u00f3n de [terrestrial planets] e incluso entregar auga”, di Banzatti. “A partir dese pequeno sinal podemos constru\u00edr unha fermosa historia”. E ten implicaci\u00f3ns para o PDS 70. Perotti sospeita que este mecanismo levaba a auga cara ao interior antes da brecha formada entre as rexi\u00f3ns externa e interna do disco do sistema. Ou poder\u00eda ser que a auga contin\u00fae migrando pola brecha a\u00ednda agora, a\u00ednda que sobre un po xeado de tama\u00f1o de micras moito m\u00e1is pequeno a\u00ednda non visto. Este po, xunto con algunhas mol\u00e9culas de auga, pode actuar como un escudo protector, evitando que moitas mol\u00e9culas de auga se rompan.<\/p>\n O mapa c\u00f3smico de \u00d6berg \u00e9 cada vez m\u00e1is detallado, con vastos dep\u00f3sitos atopados en moitas rexi\u00f3ns de discos protoplanetarios, o que suxire que a auga pode flu\u00edr cara a mundos rochosos de infinidade de formas. Pero a\u00ednda as\u00ed, os astr\u00f3nomos non saben se un escenario ten a vantaxe. “Nesta fase da nosa investigaci\u00f3n, non estamos na posici\u00f3n de ser exclusivos”, di Perotti. No PDS 70, por exemplo, poder\u00eda ser que estes planetas terrestres perdan parte da auga que est\u00e1n facilmente dispo\u00f1ibles para eles, confiando en asteroides para repo\u00f1ela m\u00e1is tarde. Observaci\u00f3ns futuras deber\u00edan arroxar luz sobre a v\u00eda dominante, que pode cambiar dependendo de certas caracter\u00edsticas do sistema planetario.<\/p>\n Grant, por exemplo, est\u00e1 ansioso por ver como escala a din\u00e1mica da auga coa masa estelar. Ata agora, as estrelas de gran masa parecen estar na s\u00faa maior\u00eda secas<\/sup> mentres que as estrelas m\u00e1is pequenas e m\u00e1is parecidas ao sol parecen estar relativamente encharcadas, pero Grant quere saber o que \u00e9 t\u00edpico para algunhas das estrelas m\u00e1is diminutas. Chamadas ananas M, estas estrelas son d\u00e9biles, o que significa que os planetas que as rodean deben estar nunha \u00f3rbita pr\u00f3xima para ser o suficientemente quentes para a vida, unha peculiaridade que as fai relativamente f\u00e1ciles de investigar para os cazadores de planetas usando JWST e outros telescopios. O seu disco protoplanetario pareceu desde hai tempo pobre en auga, pero os datos novos agora suxiren o contrario. En decembro pasado Banzatti, \u00d6berg e os seus colegas publicaron un estudo que detallaba o primeiro caso dun disco rico en auga ao redor dunha estrela anana M. Grant planea investigar a\u00ednda m\u00e1is esta cuesti\u00f3n explorando tantas estrelas pequenas como poida. Mentres tanto, a an\u00e1lise en curso de Banzatti das li\u00f1as de neve de 30 sistemas diferentes xa est\u00e1 a revelar que os discos pequenos e compactos env\u00edan 10 veces m\u00e1is auga cara \u00e1s s\u00faas rexi\u00f3ns internas que os discos grandes, estendidos e cheos de ocos. A viaxe c\u00f3smica da auga est\u00e1, por fin, enfocada.<\/p>\n “\u00c9 moi emocionante ver estes resultados xunt\u00e1ndose”, di Tobin. “\u00c9 un momento asombroso de descubrimento, pero realmente s\u00f3 rascamos a superficie do que hai”.<\/p>\n<\/div>\n\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Os astr\u00f3nomos se preguntaban durante moito tempo como a Terra se converteu en rica en auga: abundante con oc\u00e9anos abisais, glaciares fr\u00edxidos e choiva que se...<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1538,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"fifu_image_url":"https:\/\/static.scientificamerican.com\/sciam\/assets\/Image\/2023\/saw0224_PlanetFormation_d.png?w=900","fifu_image_alt":"","footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-1537","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-rj"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/rjbarrett.redirectme.net\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1537","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/rjbarrett.redirectme.net\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/rjbarrett.redirectme.net\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/rjbarrett.redirectme.net\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/rjbarrett.redirectme.net\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=1537"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/rjbarrett.redirectme.net\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1537\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/rjbarrett.redirectme.net\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/1538"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/rjbarrett.redirectme.net\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=1537"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/rjbarrett.redirectme.net\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=1537"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/rjbarrett.redirectme.net\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=1537"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}![\"\"](\"https:\/\/static.scientificamerican.com\/sciam\/assets\/Image\/2023\/saw0224_PlanetFormation_d.png?w=900)
\n<\/picture>