Полутяжёлая вода на WASP-39b: новая подсказка в поисках пригодных для жизни миров

Полутяжёлая вода похожа на обычную H₂O, но один из двух атомов водорода в её молекуле заменён дейтерием — более тяжёлым изотопом водорода с дополнительным нейтроном.

Высокое содержание дейтерия

По спектру атмосферы исследователи рассчитали соотношение дейтерия к водороду, известное как D/H. Полученное значение составило 4,0^{+1,3}_{-1,1} × 10⁻³ .

Это заметно выше показателей, измеренных у Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. При этом результат численно совпадает с некоторыми значениями, характерными для протозвёздных областей и объектов внутренней части Солнечной системы .

Сам по себе высокий показатель D/H не означает, что на WASP-39b есть жизнь. Планета — раскалённый газовый гигант и по известным критериям непригодна для обитания. Однако её атмосфера может хранить сведения о том, где и как формировалась планета.

Почему в атмосфере так много дейтерия

Исследователи рассматривают два основных объяснения повышенного содержания тяжёлого изотопа .

1. Планета сформировалась за «снежной линией»

WASP-39b могла возникнуть далеко от своей звезды, в холодной части протопланетного диска — за так называемой снежной линией, где вода конденсируется в лёд. В таких условиях богатые дейтерием льды могли активнее включаться в строительный материал будущей планеты.

Позднее планета могла мигрировать ближе к звезде, на нынешнюю тесную орбиту, сохранив первоначальный изотопный след .

2. Атмосфера изменилась со временем

Другая возможность связана с процессами уже в атмосфере. Фотохимические реакции в её верхних слоях, вертикальное перемешивание и преимущественный уход более лёгкого водорода в космос могли постепенно увеличить относительную долю дейтерия в наблюдаемой атмосфере .

Пока данные не позволяют однозначно выбрать один из этих сценариев. Для этого понадобятся дополнительные наблюдения и более точные модели эволюции планеты.

Как это поможет искать пригодные для жизни миры

Главная ценность результата — не в самой WASP-39b, а в продемонстрированном методе. Соотношение D/H выступает своеобразным химическим «архивом» воды: оно может рассказать, откуда вода появилась на планете и что происходило с её атмосферой.

На Земле соотношение дейтерия и водорода в океанской воде используют как один из ориентиров при изучении происхождения земной воды — например, для сравнения возможного вклада астероидов и комет .

В будущем тот же подход можно будет применить к более маленьким и умеренным по температуре каменистым экзопланетам. Наблюдения HDO и измерение D/H помогут выяснить:

• досталась ли планете вода от богатых льдом строительных блоков из внешней части её системы;
• изменила ли звёздная радиация состав воды за время существования планеты;
• потеряла ли планета значительную часть лёгкого водорода в космосе.

Такие сведения важны для оценки того, могла ли на поверхности каменистого мира сохраниться жидкая вода — одно из ключевых условий потенциальной обитаемости . Открытие на WASP-39b показывает, что JWST способен отслеживать этот тонкий изотопный сигнал и тем самым приближает астрономов к более содержательному изучению миров за пределами Солнечной системы.