Poszukiwania wody w kosmosie trwają. Używając instrumentu ISO hiszpańscy i włoscy naukowcy po raz pierwszy dokonali pomiarów całkowitej ilości wody w zimnych regionach naszej Galaktyki. Właśnie tam narodziło się Słońce i wraz z nim nasz układ planetarny.

ISO to Kosmiczne Obserwatorium Podczerwieni (Infrared Space Observatory), przyrząd należący do Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Najnowsze pomiary pokazują, że woda występuje obficiej niż przypuszczaliśmy; faktycznie jest trzecią co do częstości występowania cząsteczką w badanym obszarze.

Średnia temperatura wody w zimnych regionach Galaktyki to zaledwie – 263 stopnie C (około 10 Kelwinów). Naukowcy określili, jaka część wody jest w stanie gazu a jaka jest zamarznięta. Jest to ważne dla badań nad nowymi układami planetarnymi – para wodna i lód trafi do planet – gazowych gigantów, astmosfer innych planet czy do ciał stałych, takich jak komety. W rezultacie badań astronomowie wiedzą, ile tych składników jest dostępnych podczas formowania planet.

Reakcje chemiczne, w których produktem jest woda, są w kosmosie pospolite. Już cztery lata temu ISO wykrył olbrzymie ilości wody w różnych regionach. Przykładowo w Mgławicy Oriona ISO znalazł tyle wody, ile wystarcza do napełnienia wszystkich ziemskich oceanów tysiąckrotnie. To tylko wierzchołek góry lodowej.

Astronomowie z instytutu Consejo Superior de Investigaciones Cientificas (CSIC) w Madrycie kontynuowali zgłębianie, skupiając się po raz pierwszy na regionach, w których rodzą się lekkie gwiazdy takie jak Słońce. Regiony te, zwane “zimnymi” chmurami, ponieważ nie ma w nich masywnych gwiazd i w związku z tym brak jest silnych, wewnętrznych źródeł ciepła. Temperatura wynosi tam zaledwie -263 stopni C, 10 stopni powyżej zero absolutne. Jest to przeszkodą dla wykrycia całej wody dostępnej w chmurze; może być wykryta tylko część. Woda w postaci stałej jest stosunkowo łatwo wykrywalna, ale już para wodna jest nieuchwytna. Nie emituje ona promieniowania, które może być wykryte przez teleskopy. Z kolei woda w stanie ciekłym nie może istnieć w przestrzeni kosmicznej z powodu panujących tam nieodpowiednich warunków – temperatury i ciśnienia, a raczej jego braku.

W rezultacie, jak narazie w zimnych obłokach został wykryty tylko lód. Ale astronomowie wiedzą, że para wodna powinna również tam być, nawet w małych ilościach. Niemożliwe było oszacowanie globalnej ilości wody w zimnych chmurach. Wiemy, że jej obfitość jest porównywalna z zagęszczeniem innych molekuł.

Włoski astronom Andrea Moneti tłumaczy, że w zimnych regionach oczekuje się znalezienia większości wody w formie lodu, ponieważ para wodna kondensuje się na zimnych ziarnach pyłu, tak, jak to się dzieje zimą na oknach czy na dachu samochodu. W cieplejszych regionach jest przeciwnie: gwiazdy ocieplają środowisko i lód zgromadzony na pyle paruje – tak jak kiedy Słońce odparowuje szron z samochodu. Występuje zatem zależność – im zimniejsza jest chmura, tym mniej pary wodnej zawiera. Jednak oczekuje się, że nawet w tych najzimniejszych rejonach występuje para wodna, z tym, że nie zaobserwowaliśmy jej jeszcze.

Aby odnaleźć zimną parę wodną, zespół badaczy wypróbował inną strategię. Gdy światło z odległych obiektów przechodzi przez parę wodną w drodze do Ziemi, para pozostawi w nim “chemiczny odcisk palca” w postaci linii absorpcyjnych. Astronomowie zdecydowali się poszukać takiego “odcisku palca” w świetle biegnącym z centrum Galaktyki – w drodze na Ziemię przechodzi ono bowiem przez kilka zimnych chmur.

Autor

Wojtek Rutkowski