يعد الماء أحد الجزيئات الأساسية في عملية تكوين النجوم والكواكب حيث أنه ضروري لبلورة المواد وتكوين الأجسام الصلبة من أقراص الكواكب الأولية والتي تزود النجوم بالغازات اللازمة لتكوينها ومن الكواكب والمذنبات تتشكل وعلى الرغم من أن العلماء لا يعرفون بالضبط كيف وصلت جزيئات الماء إلى الكواكب والمذنبات فقد تمكنوا من اكتشاف إشارة قوية للماء في القرص الكوكبي الأولي المحيط بنجم شاب يشبه الشمس يسمى V883 Orionis مما سيساعد في تحديد أصل الكواكب والمذنبات ومصدر الماء.

أقراص الكواكب الأولية

ساعدت هذه الإشارة العلماء على تأكيد أن الماء الموجود في قرص الكواكب الأولية الذي ساعد في تكوين النجوم كان موجودًا حتى قبل ولادة النجوم في أقراص الكواكب الأولية وهو أيضًا نفس الماء الذي ساعد في تكوين الكواكب والمذنبات وهذا يعني أن أصل الماء يعود إلى أقراص الكواكب الأولية مثل أقراص الكواكب الأولية الأخرى ويتكون V883 Orionis من الغاز والغبار الكونيين وهو مسقط رأس الكواكب التي ستدور حول هذا النجم الشاب والذي لا يزيد عمره عن نصف مليار سنة (للمقارنة يبلغ عمر شمس الأرض حوالي 4.6 مليار سنة ).

وتحمل المياه المكتشفة في V883 Orionis توقيعًا كيميائيًا يشرح رحلة الماء عبر السحب الغازية المكونة للنجوم إلى الكواكب و V883 Orionis عبارة عن قرص لتشكيل الكواكب يقع على بعد حوالي 1300 سنة ضوئية من الأرض ويتشكل هذا النوع من الأقراص عندما تتكثف سحابة من الغاز والغبار في قلب نجم في مركزها وحول هذا النجم تتشكل المادة السحابية أيضًا على شكل قرص وعلى مدار بضعة ملايين من السنين وتتجمع المادة الموجودة في القرص معًا لتشكيل المذنبات والكويكبات.

أصل الماء

وقال جون توبين الباحث في المرصد الأمريكي لعلم الفلك الراديوي : تشكلت شمسنا من قرص كوكبي أولي مماثل عندما كان نظامنا الشمسي يتشكل مما يعني أن دراسة الماء حول هذا النجم ستؤدي إلى فهم أفضل لكيفية وجود الماء في نظامنا الشمسي وأشار توبين في تصريحات خاصة إلى أن الدراسة تدعم فكرة أن الماء على الأرض أقدم حتى من الشمس حيث أن أصله بين النجوم حيث تؤكد الدراسة أن الماء كان موجودًا في القرص الكوكبي الأساسي قبل أن يتم تشكيل النجم نفسه واستخدم توبين وفريقه بيانات من المرصد الأوروبي الجنوبي لقياس البصمات الكيميائية للماء ومسار تشكل النجوم والكواكب.

الحلقة المفقودة

يتكون الماء العادي من ذرة واحدة من الأكسجين وذرتين من الهيدروجين ودرس توبين نسخة أثقل قليلاً من الماء حيث يتم استبدال إحدى ذرات الهيدروجين بالديوتيريوم وهو نظير ثقيل للهيدروجين يحتوي على بروتون ونيوترون بدلاً من بروتون واحد في ذرة هيدروجين عادية ونظرًا لتكوين الماء العادي والثقيل في ظل ظروف مختلفة يمكن استخدام نسبتهما لتتبع متى وأين تشكل الماء وعلى سبيل المثال تم إظهار هذه النسبة في بعض مذنبات النظام الشمسي لتكون مماثلة لتلك الموجودة على الأرض مما يشير إلى أن المذنبات ربما تكون قد أوصلت الماء إلى الأرض.

ودرس العلماء سابقًا رحلة الماء من الأقراص إلى النجوم الفتية ومن ثم بعد ذلك إلى المذنبات إلى الكواكب ولكن حتى الآن كان الرابط بين النجوم الشابة والمذنبات مفقودًا وقال جون توبين : إن النجم V883 Orionis هو حلقة مفقودة في هذه الحالة وإن تكوين الماء في أقراص الكواكب الأولية مشابه جدًا لتكوين المذنبات في نظامنا الشمسي وهذا يؤكد فكرة أن الماء في أنظمة الكواكب قد تشكل منذ مليارات السنين وفي الفضاء بين النجوم ومن ثم تم توزيعه على كل من المذنبات والأرض.

الجليد والغاز

لكن التحقق من هذه الفكرة كان صعبًا للغاية حيث يصعب الوصول إلى التوقيع الكيميائي للماء في أقراص الكواكب الأولية ويكون الماء في الأقراص التي تتكون منها الكواكب في الغالب على شكل جليد لذلك عادة ما يكون مخفيًا عن رؤيتنا ويعد اكتشاف الماء في شكله الغازي أمرًا سهلاً بفضل الإشعاع المنبعث من الجزيئات أثناء دورانها واهتزازها ولكن اكتشافها يصبح أكثر تعقيدًا عندما يتحول إلى جليد حيث تكون حركة الجزيئات أكثر تقييدًا ويمكن العثور على المياه الغازية في اتجاه مركز الأقراص بالقرب من النجم حيث يكون أكثر دفئًا ومع ذلك فإن هذه المناطق القريبة من مركز القرص مخفية بواسطة قرص الغبار نفسه كما أنها أصغر من أن يتم تصويرها باستخدام التلسكوبات.

ولحسن الحظ تبين أن قرص V883 Orionis ساخن بشكل غير عادي في دراسة حديثة وتؤدي سلسلة من الانفجارات داخل النجم إلى تسخين القرص إلى درجة حرارة لا يكون فيها ماء على شكل جليد بل غاز مما مكن العلماء من اكتشافه وبفضل حساسية تلسكوبات وكالة الفضاء الأوروبية وقدرتها على تمييز التفاصيل الصغيرة وتمكن العلماء من اكتشاف الماء وتحديد تركيبته وكذلك تحديد توزيعه داخل القرص ووجدوا أن هذا القرص يحتوي على 1200 مرة على الأقل من كمية المياه في جميع محيطات الأرض.