# 每月一个地球海洋量的水，在星云中如何消失与重生？

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# 每月一个地球海洋量的水，在星云中如何消失与重生？

> 水，地球上生命的基石，其历史远比我们居住的这颗行星更为悠久。

在地球诞生之前，水分子就已遍布在浩瀚的宇宙之中。我们的地球，在形成之初，便接受了大量水分的馈赠，形成了独一无二的海洋。

然而，在地球形成之前，水是如何在广阔的星际空间中进行循环的呢？近期的研究揭示了这一谜题的答案：在猎户座星云的心脏地带，一个初生行星盘中发生着水分子的持续破坏和重生过程，这一发现已被发表于《自然·天文学》杂志（Zannese et al. 2024）。

## 水分子的星际之旅

天文学家们长久以来认为，水是形成中的行星系统不可或缺的组成部分。在我们太阳系的早期，即行星尚未形成之时，水以冰的形态存在于原始行星盘中，或被封存于岩石之内，同时也散布在星际空间。

![左图和中间图：韦伯太空望远镜观测到的埋藏在猎户座星云中原始行星盘d203-506。（来源：NASA / ESA / CSA / PDRs4All / Salomé.）右图：动画展示了韦伯太空望远镜观测揭示了水的形成和破坏过程。（来源： M. Zannese.）](https://laysky-1253599544.cos-website.ap-shanghai.myqcloud.com/images/202402271614029.png)



随着时间的推移，这些水被输送到了新生行星的区域，融化成液态或释放为气体，形成了地球上的海洋、河流和湖泊。在太阳系形成的早期阶段，水分子可能经历了一系列的「冰冻-解冻」循环，这一过程发生在太阳系还只是由气体和尘埃构成的盘面上，水分子在强烈的紫外线照射下被破坏，随后又重新形成。

## 韦伯望远镜的窥探

为了深入理解星际空间中水循环的秘密，研究团队利用詹姆斯·韦伯太空望远镜观测了位于猎户座星云中的一个原始行星盘，距离我们约1,350光年，名为「d203-506」。

这个行星系统的孕育地在中心恒星的强烈紫外线照射下，发生了水分子的破坏和重生过程，成为了研究星际水循环的理想实验室。

![詹姆斯·韦伯太空望远镜的 NIRCam 仪器所看到的猎户座星云的内部区域。该图像是使用詹姆斯韦伯太空望远镜 NIRCam 仪器于 2022 年 9 月 11 日获得的。将不同滤镜中的几张图像组合起来创建了这张合成图像：F140M 和 F210M（蓝色）；F277W、F300M、F323N、F335M 和 F332W（绿色）；F405N（橙色）；以及 F444W、F480M 和 F470N（红色）。（来源：NASA、ESA、CSA、PDRs4All ERS 团队；Salomé Fuenmayor 图片）](https://laysky-1253599544.cos-website.ap-shanghai.myqcloud.com/images/202402271616974.jpg)

当水分子被紫外光破坏时，会分解成氢氧根离子并释放红外线，韦伯望远镜便能检测到这些红外线，进而估算氢氧根离子的数量。研究团队推测，d203-506系统中的水循环过程，每个月破坏并补充的水量相当于地球所有海洋的总量。

## 星云中的水分子和地球海洋的起源

d203-506系统原本是一个充满气体和尘埃的星云，与我们太阳系约45亿年前的状态相似。

在这样的寒冷环境中，水以冰的形式或富含水分的物质是常见的。当星云中某些区域因某些因素而密度增加，并在重力作用下收缩，温度随之上升，最终形成恒星。恒星发出的紫外线照射到周围环境，导致水分子的连续破坏和再生。

因此，d203-506为我们提供了研究太阳系早期水循环过程的绝佳模型。

推测地球上的海洋可能也经历了类似的过程，最终这些水通过小行星和冰体的形式流向了太阳系，帮助塑造了我们所知的行星世界。

对于那些远离太阳、未经历相同极端加热和破坏过程的外太阳系冰体来说，它们因受到太阳辐射影响较小，因此保存了更为「原始」的水冰状态，这也是科学家对它们进行采样研究的重要原因之一。

- 来源：https://tam.gov.taipei/News_Content.aspx?n=EF86D8AF23B9A85B&sms=F32C4FF0AC5C2801&s=D62EA60D09A50EA0