NASAのWebb宇宙望遠鏡は、岩の惑星形成ゾーンで水蒸気を検出します。

この発見は、水貯蔵所がそこで合体することができる地球の惑星に使用できることを示しています。

水、水、どこでも – 水滴ではなく蒸気で。 科学者たち NASA‘S ジェームズウェブ宇宙望遠鏡 PDS 70システムののどが渇いた惑星が水貯蔵所にアクセスできることがわかりました。 重要なのは、水蒸気が地球のような地球の惑星を形成することができる地域である星から1億マイル以内に発見されたことです。 （地球は私たちの太陽から9300万マイルを公転します。）

PDS 70は、私たちの太陽よりも温度が低く、540万年と推定されています。 それは2つの既知のガス巨大惑星の本拠地であり、そのうちの少なくとも1つはまだ物質を蓄積して成長しています。 これは、2つ以上の円形の惑星をホストすることが既に知られている円盤の地上領域で水を初めて検出したものです。

WebbのMIRI（Mid-Infrared Instrument）で得られたPDS 70の原始惑星円盤スペクトルは、水蒸気からのいくつかの放射線を示しています。 科学者たちは、水が星から1億マイル未満の距離にあるシステムの内部ディスクにあると判断しました。 クレジット：NASA、ESA、CSA、ジョセフ・オムステッド（STScI）

Webb宇宙望遠鏡は、岩の惑星形成ゾーンで水蒸気を検出します。

水は私たちが知っているように命に不可欠です。 しかし、水が地球に到達した方法と同じプロセスが遠い星を回る岩石の地球惑星に種子を振りかけることができるかどうかは、依然として科学論争の主題のままです。 これらの議論は、370光年離れた場所にある惑星系PDS 70の新しい洞察から助けることができます。 この恒星系は、50億マイル（または80億キロメートル）にわたる間隔で分離されたガスと、ほこりの内側と外側のディスクの両方を含みます。 2つの既知のガス巨大惑星がこの隙間にあります。

NASAのJames Webb Space TelescopeのMIRI（Mid-Infrared Instrument）によって収集された新しいデータは、星から1億マイル（1億6千万キロメートル）未満の距離にあるシステムの内部ディスクから水蒸気を検出しました。 （地球は私たちの太陽から9300万マイルを公転します。）

「私たちは他のディスクから水を見たことがありますが、現在惑星が組み立てられているシステムではそれほど近いわけではありません。 我々は、Webb以前はこのタイプの測定を行うことができませんでした。

「この発見は、地球に似た岩石の惑星が一般的に形成されている地域を調査するので、非常に興味深いものです」と、論文の共著者であるMPIAの責任者であるThomas Henning氏は付け加えました。 Henningは、検出を行ったWebbのMIRI（Mid-Infrared Instrument）の共同シニア調査官であり、データを収集したMINDS（MIRI Mid-Infrared Disk Survey）プログラムのシニア調査官です。

惑星形成のための蒸気環境

PDS 70は私たちの太陽よりも温度が低いK型星であり、推定年齢は540万年です。 これは惑星を形成する円盤を持つ星の観点から見ると比較的古いもので、水蒸気の発見を驚かせました。

時間が経つにつれて、惑星形成ディスクのガス及び塵埃含有量が減少する。 中央星の輻射と風がそのような物質を吹き飛ばすか、またはほこりが最終的に惑星を形成するより大きなオブジェクトに成長します。 以前の研究では、同様に古い円盤の中央領域で水を検出できなかったため、天文学者はそれが過酷な恒星放射から生き残ることができず、岩石の惑星を形成するための乾燥した環境につながる可能性があると疑いました。

天文学者は、PDS 70の内部円盤内に形成された惑星をまだ発見していません。 しかし、彼らはケイ酸塩の形で岩石の世界を建設するための原料を見ています。 水蒸気の検出は、岩の惑星がそこに形成されている場合、最初から水を使用できることを意味します。

「私たちは比較的大量の小さなほこり粒を見つけました。 水蒸気検知と組み合わせて、内部ディスクは非常に興味深い場所です。

水の源は何ですか？

この発見は、水がどこから来たのかという質問を提起する。 MINDSチームは、発見した内容を説明するために2つの異なるシナリオを検討しました。

一つの可能​​性は、水素と酸素原子が結合するにつれて水分子が所定の位置に形成されていることである。 第二の可能性は、氷で覆われた粉塵粒子が冷たい外側円盤から熱い内側円盤に移動し、水の氷が昇華して蒸気に変わることです。 そのような輸送システムは驚くべきことです。

この発見で提起されたもう一つの質問は、星の紫外線が水分子を分解しなければならないときに、水が星の近くで生き残ることができたことです。 ほとんどの場合、ほこりやその他の水分子などの周囲の物質が保護膜として機能します。 その結果、PDS 70の内部ディスクから検出された水は破壊されても生き残ることができました。

最終的に、チームはWebbの2つの機器、NIRCam（近赤外線カメラ）とNIRSpec（近赤外線分光計）を使用してPDS 70システムを研究し、より多くの情報を得るでしょう。

これらの観察は、保証された時間観察プログラム１２８２の一部として行われた。 この結果はジャーナルに掲載されました。 自然。

参照: G. Perotti、V. Christiaens、Thの「PDS 70ディスクの地球形の惑星形成区域の水」。 Henning, B. Tabone, LBFM Waters, I. Kamp, G. Olofsson, SL Grant, D. Gasman, J. Bouwman, M. Samland, R. Franceschi, EF van Dishoeck, K. Schwarz, M. Güdel, P.-O. Lagage, TP Ray, B. Vandenbussche, A. Abergel, O. Absil, AM Arabhavi, I. Argyriou, D. Barrado, A. Boccaletti, A. Caratti o Garatti, V. Geers, AM Glauser, K. Justannont, F. Lahuis, M. Mueller, C. Ne. R. Guadarrama、H. Jang、J. Kanwar、M. Morales-Calderón、N. Pawellek、D. Rodgers-Lee、J. Schreiber、L. Colina、TR Greve、G. ÖstlinおよびG. Wright、2023年7月24日、 自然。
DOI: 10.1038/s41586-023-06317-9

ジェームズウェブ宇宙望遠鏡は、世界最高の宇宙科学観測所です。 Webbは私たちの太陽系の謎を解き、他の星の周りの遠い世界を眺め、私たちの宇宙の神秘的な構造と起源、そしてその中の私たちの位置を調査しています。 Webbは、NASAがパートナーであるESA（ESA）と共に主導する国際プログラムです。ヨーロッパの宇宙）とカナダの宇宙局。