U uglednom znanstvenom časopisu Nature objavljen je članak o pronalasku, kako stoji u priopćenju Europskog južnog opservatorija, 'izgubljene karike' za vodu u Sunčevom sustavu. Koristeći teleskop Atacama Large Milimeter/submilimeter Array, radioteleskop sa 66 antena smješten u pustinji Atacama u Čileu znanstvenici su prepoznali vodu u plinovitom stanju u protopolarnom disku kod zvijezde V883 Orionis.
Stručno, riječ je o tome kako detekcija deuterijem obogaćene vode povezuje protoplanetarne diskove s kometima i protozvijezdama. Ta voda nosi kemijski potpis koji razjašnjava put vode od oblaka plinova u kojima nastaju planete do planeta te podupire teoriju da je voda na Zemlji i starija od samog Sunca. Vodeći autor tog znanstvenog rada je John J. Tobin s američkog Nacionalnog radioastronomskog opservatorija (National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, SAD) na čelu tima znanstvenika iz nekoliko država.
Dr. Brajša sa suradnicima ispred antene radioteleskopa ALMA
Foto: Privatna arhiva
Glavne rezultate rada komentira za Večernji list astrofizičar dr. sc. Roman Brajša, pročelnik Opservatorija Hvar Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu. Inače je dr. Brajša bio i voditeljem ESO projekta kojem je bio cilj uključivanje opažanja Sunca u regularna astronomska mjerenja radioteleskopom ALMA. Zanimalo nas je najprije na koji je način radioteleskopom moguće prepoznati vodu. - Atacama Large Millimeter/submillimeter Array je sustav od više od 60 radioteleskopa, pojedinačnih promjera 7 i 12 metara, smješten u pustinji Atacama u sjevernom Čileu. Lokacija na visini od 5000 metara u podnožju Anda odabrana je zbog iznimno suhe klime, koja omogućuje prozirnost Zemljine atmosfere za radiovalove valnih duljina od jednog milimetra i manje. Radioteleskop ALMA iznimno je skup i složen međunarodni projekt u kojem sudjeluju partneri iz Europe (preko ESO-a), Sjeverne Amerike i Istočne Azije, kao i zemlje domaćina, Čilea. Spomenuta studija opisuje otkriće vode u plinovitom stanju u protoplanetarnom disku oko mlade zvijezde V883 u zviježdu Orion, na udaljenosti od 1300 godina svjetlosti od Zemlje. Zvijezde nastaju sažimanjem molekularnih oblaka pri čemu u središtu nastaje mlada protozvijezda a oko nje se oblikuje disk iz kojeg će se tijekom nekoliko miljuna godina formirati kometi, asteroidi i konačno sami planeti, kaže dr. Brajša govoreći kako su Tobin i suradnici spektroskopski su otkrili nekoliko emisijskih spektralnih linija vode u plinovitom stanju u disku protozvijezde V883 u Orionu.
- Glavni razlog zašto je takva detekcija uopće bila moguća je činjenica da su zvjezdana rodilišta obavijena međuzvjezdanim plinom koji je neproziran za većinu elektromagneskog spektra. Jedino zračenje koje može prodrijeti van s mjesta nastanka zvijezda i planeta je visokofrekventno radio zračenje (kratke valne duljine od milimetra i manje), što je moguće opažati radioteleskopom ALMA, kao i neke valne duljine u infracrvenom dijelu speektra. Dodatna prednost radioteleskopa ALMA je iznimno veliko prostorno razlučivanje, mnogo veće od drugih, starijih radioteleskopa. Nadalje, većina vode u protoplanetrnim diskovima nalazi se u smrznutom stanju, zbog niskih temperatura, što otežava detekciju. U ovom slučaju olakotna okolnost je činjenica da se protozvijezda nalazi u fazi snažne erupcije, što je je jako povećalo njezin sjaj. Posljedica toga je zagrijavanje i proširenje područja u disku u kojem se voda nalazi u plinovitom stanju, pa je bilo moguće detektirati i izmjeriti njezino zračenje, kaže naš sugovornik.
Objasnio je kako su u spomenutoj studiji Tobin i suradnici proučavali nešto težu vrstu vode u kojoj je jedan od atoma vodika zamijenjen deuterijem. - Voda se uobičajeno sastoji od jednog atoma kisika i dva atoma vodika. Deuterij, koji se još naziva i teškim vodikom, stabilni je izotop vodika čija se jezgra sastoji od jednog protona i jednog neutrona. Podsjetimo, jezgra "običnog" atoma vodika sastoji se samo od jednog protona. Dvije različite vrste vode nastaju u različitim uvjetima, a njihov međusobni omjer može poslužiti za praćenje kada i gdje je voda nastala. Tako je na primjer spomenuti omjer izmjeren kod nekih kometa u Sunčevu sustavu identičan omjeru kod vode na Zemlji. To upućuje na mogućnost da su kometi donijeli vodu na planet Zemlju, kaže otkrivajući kako je sastav vode u spomenutom disku vrlo sličan onome u kometima u našem Sunčevu sustavu.
Foto: ESO
- Put vode od molekularnih oblaka, od kojih nastaju zvijezde, do mladih zvijezda i nakon toga od kometa do planeta opažan je već i u ranijim istraživanjima, ali ono što je nedostajalo bila je veza između mladih zvijezda i kometa. Karika koja je nedostajala u tom modelu upravo je aktualno istraživanje zvijezde V883 u Orionu. Sastav vode u spomenutom disku vrlo je sličan onome u kometima u našem Sunčevu sustavu. Time se potvrđuje predodžba da je voda koju sada nalazimo u Sunčevu sustavu nastala u međuzvjezdanom prostoru miljardama godina prije nastanka samog Sunca. Nakon toga tijekom vremena i razvojem Sunčeva sustava ta je voda završila na kometima i na Zemlji, govori dr. Brajša.
O mogućnosti života u kontekstu ovog otkrića ipak je prerano govoriti. - Sama detekcija prisutnosti vode na nekom planetu u svemiru nije dokaz postojanja života. Time dolazimo do teškog pitanja o definiciji života. Na pitanje što je život nema jednostavnog odgovora, ali mogu se izdvojiti neka najbitnija svojstva života, a to su rast, razmnožavanje, izmjena tvari i reakcija na podražaje. Nadalje, temeljna građevna jedinica života na Zemlji je stanica, pa govorimo o jednostaničnim i višestaničnim organizmima. Važno je primijetiti da je do sada postojanje života ustanovljeno samo na jednom nebeskom tijelu u cijelom svemiru, na našoj Zemlji. Za zemaljski oblik života potrebna su između ostalog dva temeljna uvjeta: postojanje vode i spojeva ugljika. Možemo dakle zaključiti da otkriće prisutnosti vode u svemiru predstavlja nužan uvjet za mogući razvoj života u obliku kakvog ga poznajemo na Zemlji. To međutim ne daje odgovor na pitanje o postojanju samog života, pogotovo jer se ovdje radi o mladom planetskom sustavu, kojeg tek očekuje svemirski razvoj na vremenskoj skali od miljuna i miljardi godina, kaže dr. Brajša.
Sam je, kako smo spomenuli u početku teksta, sudjelovao u nekim istraživanjima putem radioteleskopa ALMA. - Bio sam voditelj ESO projekta kojem je bio cilj uključivanje opažanja Sunca u regularna astronomska mjerenja radioteleskopom ALMA. Projekt je trajao od 2014. do 2017. i u suradnji s kolegama iz Sjedinjenim Američkih Država, Japana i Čilea uspjeli smo započeti promatranja Sunca pomoću radioteleskopa ALMA. Jedan od prvih snimaka Sunčeve pjege pomoću ALMA-e objavljen je na web portalu ESO-a u siječnju 2017. godine. Od tada smo objavili niz znanstvenih radova o rezultatima opažanja različitih pojava u atmosferi Sunca pomoću ALMA-e, kao i o usporedbi mjerenja s teorijskim fizikalnim modelima. Istraživanje Sunca pomoću radioteleskopa ALMA nastavljeno je projektom Hrvatske zaklade za znanost "Milimetarska i submilimetarska opažanja kromosfere Sunca pomoću ALMA-e" kojeg sam također bio voditelj. Rad na projektu odvijao se u razdoblju 2018.-2022., a trenutačno sam mentor jedne doktorske disertacije iz područja fizike s temom proučavanja Sunca pomoću radioteleskopa ALMA, govori naš sugovornik.
Dr. Brajša sa suradnicima na radioteleskopu ALMA