В 2008 году астрономы Калифорнийского технологического института нашли воду там, где её совсем не ждали увидеть в таком количестве — в пылевых дисках вокруг двух новорождённых звёзд. Открытие не просто добавило строчку в каталоги: оно заставило иначе взглянуть на то, как быстро и насколько широко вода может распространяться в галактике ещё до появления самих планет.

Две звезды, два диска — и пар

Речь идёт о звёздах AS 205A и Dr Tau. Первая удалена от нас на 391 световой год, вторая — на 457. По космическим меркам это соседи, и обе находятся на той стадии, когда центральное светило уже зажглось, но планеты ещё не сформировались. Вокруг каждой звезды вращается плотный газопылевой диск — строительная площадка будущей системы. Именно в этих дисках инструменты зафиксировали отчётливый сигнал водяного пара.

Молекулы воды обнаружили спектроскопически: они выдают себя на определённых длинах волн, поглощая и переизлучая инфракрасный свет звезды. Самое любопытное — пар не висит неподвижно, а движется вместе с диском, причём очень быстро. Скорость вращения пара совпадает с кеплеровской скоростью газа и пыли в той же области. Это важная деталь: она говорит о том, что вода не привнесена извне кометой или межзвёздным облаком, а родилась прямо здесь, в диске, и химически связана с его веществом.

Быстрое вращение — ключ к планетам

Когда астрономы сравнили скорость движения водяного пара и самого диска, они увидели полное совпадение. Такая синхронность — признак того, что диск уже достаточно плотный и начинает уплотняться дальше. В астрофизике это считается сигналом к запуску активной фазы планетообразования: газ и пыль слипаются в сгустки, те растут, превращаясь сначала в планетезимали, а затем — в протопланеты.

Иными словами, вода не просто присутствует в системе — она вовлечена в тот самый процесс, который через сотни тысяч лет приведёт к появлению каменных и, возможно, ледяных миров. Если на таких планетах сохранится вода в жидком или твёрдом виде, это будет уже второй, планетарный этап её истории. Но первый, самый ранний, мы застали именно сейчас.

Вода как космический вездесущий элемент

Открытие у AS 205A и Dr Tau подкрепило давнюю гипотезу: вода — одно из самых распространённых соединений во Вселенной. Её находят в межзвёздных облаках, в кометах, на спутниках планет-гигантов и, конечно, на Земле. Но найти воду в протопланетном диске — всё равно что увидеть фундамент дома, в котором ещё нет стен. Это значит, что вода не появляется потом, в результате бомбардировки кометами или дегазации недр, а закладывается с самого начала, на этапе строительства системы.

Кстати, мы уже писали о похожем сюжете — когда у звезды HL Tau нашли зародыш планеты возрастом всего две тысячи лет. Там диск тоже оказался богат веществом, из которого могут собраться планеты-гиганты. Похоже, что вода и каменистый материал идут рука об руку с первых мгновений жизни звёздной колыбели: Планета возрастом 2000 лет найдена у звезды HL Tau.

От пара к океанам — долгий путь

Никто, разумеется, не говорит, что у AS 205A или Dr Tau уже есть обитаемые планеты. До этого ещё сотни тысяч, а то и миллионы лет. Но сам факт, что вода в газовой фазе обнаружена на таком раннем этапе, меняет картину распределения «мокрых» ингредиентов в галактике. Если водяной пар есть почти в каждом протопланетном диске, то шансы найти планеты с водой — а значит, и потенциально пригодные для жизни — резко возрастают.

Здесь стоит вспомнить и другой материал: наблюдения за Марсом показали, что метан и водяной пар часто скапливаются в одних и тех же районах. На Земле метан нередко имеет биологическое происхождение, но на Марсе вулканизм практически отсутствует, и совпадение локаций метана и воды продолжает интриговать учёных. Не является ли это универсальным правилом — что вода и органика концентрируются вместе уже на стадии формирования планет? Пока вопрос открыт, но случаи вроде AS 205A подбрасывают аргументы в пользу такого сценария: Метан на Марсе нашли там же, где и водяной пар.

Что дальше?

С тех пор как были получены данные по AS 205A и Dr Tau, технологии ушли далеко вперёд. Современные обсерватории вроде ALMA и «Джеймса Уэбба» способны не просто фиксировать наличие воды, но и строить карты её распределения в дисках с невиданным ранее разрешением. Это позволяет проверять, насколько типична ситуация с быстрым вращением пара и действительно ли она всегда предшествует формированию планет.

Если закономерность подтвердится, у астрономов появится надёжный маркер: увидел быстро вращающийся водяной пар в диске — жди скорого рождения планет. А учитывая, что вода там уже есть, можно будет с большей уверенностью говорить о том, какие из будущих миров имеют шанс стать обитаемыми. Пока же открытие 2008 года остаётся одним из первых кирпичиков в фундаменте нашего понимания того, как вода попадает на планеты земного типа.