水，是地球生命賴以生存的重要源泉。與此同時，水對於恆星和行星的形成，也至關重要。
在一項新發表於《自然》雜誌的研究中，科學家利用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣（ALMA），在我們附近的獵戶V883的星周盤中，發現了水的存在。
難以探測的水
當氣體和塵埃雲坍縮時，它的中心會形成一顆原恆星。在原恆星周圍，來自雲中的物質會形成一個星周盤。在幾百萬年的時間裡，星周盤中的物質會聚集在一起，形成彗星、小行星，以及行星。
氣體和塵埃雲坍縮，最終形成行星系統。（圖/ESO/L. Calçada）
想要在原恆星周圍的星周盤中尋找水的蹤跡，是件非常棘手的事。因為在大多數的星周盤中，水都是以冰的形式存在的，難以被探測。
相比之下，氣態水更容易被探測，因為氣態分子在旋轉和振動時可以發出輻射；而固態形式下的被凍結的水分子，其運動更受限制，使探測也更加困難。
一般來說，氣態水可以在離星周盤中心很近的地方找到，因為那裡更溫暖。然而，這些區域通常又會被塵埃盤所隱藏，難以被望遠鏡觀測到。
尋找雪線
當科學家想要觀測原恆星中的水時，他們會尋找所謂的雪線（或冰線）。這條線標誌著水從主要是冰轉為氣體的位置。
這張圖片顯示了原恆星的雪線。年輕恆星的爆發會將雪線推移到離恆星更遠的地方。（圖/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Cieza）
如果雪線距離原恆星太近，就沒有足夠多可以被輕易探測到的氣態水，而且充滿塵埃的星周盤可能會阻隔掉大量的水的輻射。但如果雪線位於離原恆星較遠的地方，那麼就有足夠多可以被探測到的氣態水。
獵戶V883的情況正是如此。獵戶V883是一個原恆星系統，距離地球約1305光年之遠。它有著很大的星周盤，其雪線從恆星延伸到80AU的距離外，也就是80倍日地距離。而與此同時，它的溫度又足夠高，可以讓星周盤中的大部分冰冰變成氣體。
位於獵戶座的原恆星獵戶V883。（圖/IAU/Sky & Telescope）
H₂O : HDO
水通常由一個氧原子和兩個氫原子（H₂O）組成。這次，天文學家研究了一種稍微重一點的水（HDO）的形式，這種水中的一個氫原子會被氘（D，氫的一種重同位素）所取代。
該藝術構想圖勾勒了獵戶V883與它的最外層的水被凍結成冰的星周盤，中間部分代表的是恆星爆發巨大的能量，將星周盤內部的水加熱到氣態。圖中圖代表了星周盤中的水。（圖/ESO/L. Calçada）
H₂O和HDO是在不同的條件下形成的，二者之比，或者說氫和氘之比可被用來追蹤水的形成時間和地點。例如，在太陽系中，一些的彗星上的水的氫和氘之比，與地球上的水的氫和氘之比相似，這表明彗星可能曾向地球輸送過水。
利用ALMA的射電望遠鏡，科學家對這顆原恆星進行了觀測（如下圖）。他們觀測到了水（橙色）、連續的塵埃介質（綠色）和分子氣體（藍色），並發現那裡的水與太陽系中的水，具有相似的氘和氫之比。
因為與一氧化碳相比，水在更高的溫度下結冰，所以它只能在離恆星更近的地方以氣態的形式被檢測到。水和一氧化碳在成像上的明顯差距，實際上是由於塵埃發出的明亮輻射造成的，它會減弱氣體的發射。（圖/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Tobin, B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)）
相似的起源
在這項最新發現之前，科學家可以將地球與彗星聯繫起來，將原恆星與星際介質聯繫起來，唯獨沒能將原恆星與彗星聯繫起來。獵戶V883改變了這一點。
在新的論文中，研究人員總結道，他們認為星周盤直接從恆星形成的雲中「繼承」了這些水。接著，這些水與一些大型的冰質天體（比如彗星）結合，所以並沒有發生實質性的化學變化。而星周盤中的水與太陽系中的彗星上的水非常相似，這證實了這樣一種觀點：我們太陽系中的水，可能與這顆原恆星的星周盤中的水一樣，來自宇宙中的星際介質。換句話說，我們太陽系中的水，可能形成於太陽誕生的幾十億年之前。
參考來源：
https://public.nrao.edu/news/water-v883-orionis/
https://www.eso.org/public/news/eso2302/
https://www.eso.org/public/news/eso1626/
封面圖&首圖：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)