Американские астрономы из Университета Джона Хопкинса и других научных центров сделали прорывное открытие: впервые подтверждено наличие кристаллического водяного льда в пылевом диске вокруг звезды HD 181327, расположенной в 155 световых годах от Земли. Исследование, опубликованное 16 мая 2025 года в журнале Nature, основано на данных космического телескопа «Джеймс Уэбб». Это открытие подтверждает распространённость воды в других звёздных системах и её ключевую роль в формировании планет. Рассказываем, как учёные обнаружили лёд, почему это важно и как это связано с зарождением жизни.

Лёд вокруг молодой звезды

Звезда HD 181327, находящаяся в созвездии Живописца, — молодая солнцеподобная звезда возрастом 23 миллиона лет (для сравнения, Солнцу 4,6 миллиарда лет). Она окружена активным пылевым диском — областью из газа, пыли и ледяных обломков, где формируются планеты. С помощью инфракрасного спектрометра «Джеймса Уэбба» (JWST) астрономы изучили этот диск и обнаружили кристаллический водяной лёд, аналогичный тому, что встречается в кольцах Сатурна и поясе Койпера в нашей Солнечной системе.

Ключевые детали открытия:

  • Распределение льда: концентрация льда достигает 20% во внешних, более холодных областях диска (температура около -150 °C), но резко снижается ближе к звезде, где температура выше.
  • Тип льда: кристаллический, а не аморфный, что указывает на процессы нагрева и охлаждения, возможно, из-за столкновений ледяных тел.
  • Механизм обнаружения: JWST зафиксировал спектральные линии водяного льда в диапазоне 2,7–3,5 мкм, а также частицы «грязного снега» — смеси льда, пыли и органики, выброшенные при столкновениях.

«Мы нашли не просто воду, а кристаллический лёд, который формируется в специфических условиях. Это как найти снег в космосе», — пояснил ведущий автор исследования Чэнь Се.

Как это работает?

Пылевой диск HD 181327 — это область интенсивных процессов:

  • Столкновения: ледяные тела (кометообразные объекты) сталкиваются, разбиваясь на микроскопические частицы. Эти частицы, смешанные с пылью, отражают свет, что и уловил «Уэбб».
  • Формирование планет: лёд в диске влияет на рост планет. Вода связывает пыль, ускоряя образование ядра газовых гигантов (как Юпитер) или доставляется на каменистые планеты (как Земля) через кометы и астероиды.
  • Химия: лёд содержит следы органических молекул (метан, аммиак), которые могут быть строительными блоками для жизни.

Соавтор исследования Кристин Чен отметила: «Мы ждали таких данных 25 лет, с первых наблюдений дисков телескопом Hubble. Теперь ‘Уэбб’ показал, что вода — обычное явление в молодых звёздных системах».

Почему это важно?

Открытие льда в системе HD 181327 имеет далеко идущие последствия:

  • Распространённость воды: находка подтверждает, что водяной лёд — обычный компонент протопланетных дисков, повышая вероятность существования планет с водой.
  • Формирование планет: процессы в диске HD 181327 схожи с теми, что происходили в ранней Солнечной системе 4,6 миллиарда лет назад. Это помогает понять, как Земля получила воду.
  • Поиск жизни: вода — ключевой ингредиент для жизни. Лёд в дисках может доставлять воду и органику на каменистые экзопланеты, создавая условия для биологии.
  • Аналогия с Землёй: Земля получила до 90% воды от комет и астероидов. HD 181327 показывает, что этот процесс универсален.

Цифры:

  • Расстояние до HD 181327: 155 световых лет (1470 триллионов км).
  • Размер диска: радиус ~100 астрономических единиц (15 млрд км, как пояс Койпера).
  • Масса льда: эквивалент сотен комет размером с Галлея (10–15 км).

Что дальше?

Астрономы планируют:

  • Новые наблюдения: изучить диски вокруг других звёзд с помощью «Уэбба» и будущего телескопа «Нэнси Роман» (запуск в 2026).
  • Химический анализ: искать органические молекулы (аминокислоты, сахара) в диске HD 181327 для оценки потенциала жизни.
  • Моделирование: воссоздать процессы формирования планет, чтобы понять, как лёд превращается в океаны.
  • Миссии: проект SPHEREx (2025) и ALMA продолжат поиск воды в протопланетных дисках.

К 2030 году учёные надеются составить карту водяного льда в десятках звёздных систем, уточнив вероятность обитаемых миров.