Hvad er halvtungt vand?

Almindeligt vand består af to brintatomer og ét iltatom – H₂O. I et HDO-molekyle er det ene brintatom erstattet af deuterium, en tungere isotop af brint med én ekstra neutron i atomkernen.

Den lille forskel gør det muligt at skelne HDO fra almindeligt vand i en planets lysspektrum. Dermed kan forskerne beregne forholdet mellem deuterium og brint, det såkaldte D/H-forhold.

Et uventet højt D/H-forhold

Forskerne fandt et D/H-forhold i vandet på WASP-39b på 4,0^{+1,3}_{-1,1} × 10⁻³ . Det er betydeligt højere end de forhold, man har målt i Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. Målingen overlapper samtidig numerisk med værdier, der er observeret i visse områder omkring unge stjerner og i objekter fra det indre Solsystem .

Tallet er interessant, fordi D/H-forholdet fungerer som et slags kemisk arkiv. Det kan fortælle, hvor vandet blev dannet, og hvilke processer planetens atmosfære senere har været udsat for.

To mulige forklaringer

Forskerne peger især på to scenarier for den høje mængde deuterium .

1. Planeten blev dannet i et koldt område

WASP-39b kan være blevet dannet langt fra sin stjerne, på den kolde side af den såkaldte snelinje. Det er det område i en ung planetskive, hvor vand kan kondensere og danne is.

I disse kolde egne kan deuteriumrigt vand have samlet sig i is og senere være blevet indbygget i planetens byggesten. Hvis WASP-39b efterfølgende er vandret ind mod sin stjerne, kan planeten have taget dette oprindelige kemiske fingeraftryk med sig .

2. Atmosfæren blev beriget over tid

En anden mulighed er, at det høje D/H-forhold er opstået gennem processer i atmosfæren. Kemiske reaktioner højt oppe i atmosfæren, lodret transport og en større udstrømning af det lettere brint til rummet kan gradvist have efterladt en større andel af det tungere deuterium.

I så fald afspejler målingen ikke kun planetens fødested, men også hvordan dens atmosfære har ændret sig gennem tiden .

Ikke et tegn på liv

WASP-39b er en glohed gasplanet og er efter alle kendte kriterier ubeboelig. Fundet betyder derfor ikke, at astronomerne har fundet liv eller direkte beviser for beboelighed .

Betydningen ligger i metoden. D/H-forholdet kan bruges til at undersøge en planets vandhistorie. På Jorden hjælper forholdet mellem deuterium og brint i havvandet eksempelvis forskere med at vurdere, hvordan vand blev leveret til den unge planet – blandt andet gennem vandrige asteroider eller kometer .

Et vigtigt forsøg før jagten på mindre verdener

Hvis astronomer en dag kan måle HDO på en tempereret, klippefyldt exoplanet, kan observationerne give svar på centrale spørgsmål:

• Hvor kom vandet fra? Blev det leveret af isrige byggesten fra de ydre dele af planetsystemet?
• Hvordan har stjernen påvirket vandet? Har stråling fra værtsstjernen ændret planetens atmosfære over tid?
• Hvor meget atmosfære er gået tabt? Er det lette brint forsvundet ud i rummet, mens deuterium blev tilbage?

Svarene kan hjælpe forskerne med at vurdere, om en klippeplanet har haft – eller stadig kan have – flydende vand på overfladen og dermed nogle af de grundlæggende betingelser for liv .

Målingen på WASP-39b er derfor først og fremmest et teknologisk og videnskabeligt bevis på, at JWST kan opfange dette meget fine isotopsignal. Det bringer astronomerne et skridt nærmere en mere præcis vurdering af, hvilke verdener uden for Solsystemet der kan være interessante i søgen efter beboelighed.

Hvad er halvtungt vand?

Almindeligt vand består af to brintatomer og ét iltatom – H₂O. I et HDO-molekyle er det ene brintatom erstattet af deuterium, en tungere isotop af brint med én ekstra neutron i atomkernen.

Den lille forskel gør det muligt at skelne HDO fra almindeligt vand i en planets lysspektrum. Dermed kan forskerne beregne forholdet mellem deuterium og brint, det såkaldte D/H-forhold.

Et uventet højt D/H-forhold

Forskerne fandt et D/H-forhold i vandet på WASP-39b på 4,0^{+1,3}_{-1,1} × 10⁻³ . Det er betydeligt højere end de forhold, man har målt i Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. Målingen overlapper samtidig numerisk med værdier, der er observeret i visse områder omkring unge stjerner og i objekter fra det indre Solsystem .

Tallet er interessant, fordi D/H-forholdet fungerer som et slags kemisk arkiv. Det kan fortælle, hvor vandet blev dannet, og hvilke processer planetens atmosfære senere har været udsat for.

To mulige forklaringer

Forskerne peger især på to scenarier for den høje mængde deuterium .

1. Planeten blev dannet i et koldt område

WASP-39b kan være blevet dannet langt fra sin stjerne, på den kolde side af den såkaldte snelinje. Det er det område i en ung planetskive, hvor vand kan kondensere og danne is.

I disse kolde egne kan deuteriumrigt vand have samlet sig i is og senere være blevet indbygget i planetens byggesten. Hvis WASP-39b efterfølgende er vandret ind mod sin stjerne, kan planeten have taget dette oprindelige kemiske fingeraftryk med sig .

2. Atmosfæren blev beriget over tid

En anden mulighed er, at det høje D/H-forhold er opstået gennem processer i atmosfæren. Kemiske reaktioner højt oppe i atmosfæren, lodret transport og en større udstrømning af det lettere brint til rummet kan gradvist have efterladt en større andel af det tungere deuterium.

I så fald afspejler målingen ikke kun planetens fødested, men også hvordan dens atmosfære har ændret sig gennem tiden .

Ikke et tegn på liv

WASP-39b er en glohed gasplanet og er efter alle kendte kriterier ubeboelig. Fundet betyder derfor ikke, at astronomerne har fundet liv eller direkte beviser for beboelighed .

Betydningen ligger i metoden. D/H-forholdet kan bruges til at undersøge en planets vandhistorie. På Jorden hjælper forholdet mellem deuterium og brint i havvandet eksempelvis forskere med at vurdere, hvordan vand blev leveret til den unge planet – blandt andet gennem vandrige asteroider eller kometer .

Et vigtigt forsøg før jagten på mindre verdener

Hvis astronomer en dag kan måle HDO på en tempereret, klippefyldt exoplanet, kan observationerne give svar på centrale spørgsmål:

• Hvor kom vandet fra? Blev det leveret af isrige byggesten fra de ydre dele af planetsystemet?
• Hvordan har stjernen påvirket vandet? Har stråling fra værtsstjernen ændret planetens atmosfære over tid?
• Hvor meget atmosfære er gået tabt? Er det lette brint forsvundet ud i rummet, mens deuterium blev tilbage?

Svarene kan hjælpe forskerne med at vurdere, om en klippeplanet har haft – eller stadig kan have – flydende vand på overfladen og dermed nogle af de grundlæggende betingelser for liv .

Målingen på WASP-39b er derfor først og fremmest et teknologisk og videnskabeligt bevis på, at JWST kan opfange dette meget fine isotopsignal. Det bringer astronomerne et skridt nærmere en mere præcis vurdering af, hvilke verdener uden for Solsystemet der kan være interessante i søgen efter beboelighed.