天文學家發現「遠古水分子」比恆星更古老，證實彗星水源來自星際分子雲

天文學家在一個行星形成盤中發現古老的水分子，證實彗星所含的部分水分可能比恆星的誕生還要早。這項發現為太陽系中水的起源提供突破性線索。

▲ 這幅藝術家圖像展示了水分子（H₂O、HDO 和 D₂O）的演化過程。這些分子已在巨型分子雲（giant molecular clouds）、行星形成盤（planet-forming disk）與彗星中被觀測到，並最終可能抵達地球。（Source：ALMA）

研究團隊利用阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（ALMA），在年輕恆星V883 Orionis（V883 Ori）周圍的行星形成盤中，偵測到雙重氘化水（D₂O，重水）。重水的化學指紋分析表明，這些水分子在恆星和行星形成的劇烈過程中倖存下來，穿梭數十億公里的時空，最終進入了像我們這樣的行星系統。這些水並非在行星盤中被摧毀和重新形成，而是來自恆星形成最早期、最寒冷的階段，這種宇宙遺留下來的物質，如今可能也存在於地球上。

在此之前，仍不確定彗星與行星中的大部分水是在像V883 Ori這樣的年輕盤中重新形成，還是來自古老的星際分子雲，即所謂的原始水（pristine water）。而這次研究團隊透過敏感的同位素比值（D₂O/H₂O）偵測到的重水，證實了水的古老起源，並首次找到從分子雲、行星盤、彗星到行星的連續演化缺少的關鍵。這項結果是水從星際分子雲一路傳遞至行星形成物質的第一個直接觀測證據，且在整個過程中水分子並未被破壞或重組。

▲ V883 Ori行星形成盤以及其他年輕天體 NGC 1333 IRAS 2A、B335、L483 以及彗星 67P 的重水柱密度比值。圖中的彩色背景與側邊直方圖表示在恆星誕生前物質繼承情境（inheritance）與冰重新形成情境（reset）下，理論預期的水同位素比值分布。藍色區域：繼承模型，假設≲10%的H₂O冰被破壞；紅色區域：重置模型，假設 ≳70%的H₂O冰在核心坍縮模型中因光解（photodissociation）與光脫附（photodesorption）而被破壞。（Source：Nature）

水是生命與行星適居性的基礎。了解行星系統中水的來源，能幫助我們推測生命形成的條件，無論是在太陽系內或其他行星系。這項發現顯示，許多年輕行星甚至遙遠的異星世界，都可能繼承比它們本身更古老數十億年的水，提醒我們生命與宇宙的古老歷史密不可分。

（本文由台北天文館授權轉載；首圖為示意圖，來源：ALMA）