Międzynarodowy zespół astronomów korzystający z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba poinformował o odkryciu różnorodnych lodów w najciemniejszych obszarach zimnego obłoku molekularnego. Ten wynik pozwala astronomom zbadać proste cząsteczki lodu, które zostaną włączone do przyszłych egzoplanet, jednocześnie otwierając nowe okno na pochodzenie bardziej złożonych cząsteczek, które są pierwszym krokiem w tworzeniu cegiełek życia.
Jeśli planeta ma być nadającą się do zamieszkania, lód jest niezbędnym składnikiem, ponieważ jest głównym źródłem kilku kluczowych pierwiastków — mianowicie węgla, wodoru, tlenu, azotu i siarki (określanych tutaj jako CHONS). Pierwiastki te są ważnymi składnikami zarówno atmosfer planetarnych, jak i cząsteczek, takich jak cukry, alkohole i proste aminokwasy.
Międzynarodowy zespół astronomów korzystający z należącego do NASA Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba uzyskał dogłębną inwentaryzację najgłębszych i najzimniejszych lodów zmierzonych do tej pory w obłoku molekularnym. Oprócz prostych lodów, takich jak woda, zespół był w stanie zidentyfikować zamrożone formy szerokiej gamy cząsteczek, od siarczku karbonylu, amoniaku i metanu, po najprostszą złożoną cząsteczkę organiczną, metanol. (Naukowcy uznali, że molekuły organiczne są złożone, gdy mają sześć lub więcej atomów.) Jest to najobszerniejszy jak dotąd spis składników lodu dostępnych do tworzenia przyszłych generacji gwiazd i planet, zanim zostaną one ogrzane podczas formowania się młodych gwiazd.
Oprócz zidentyfikowanych molekuł zespół znalazł dowody na istnienie molekuł bardziej złożonych niż metanol i chociaż nie przypisano definitywnie tych sygnałów konkretnym molekułom, dowodzi to po raz pierwszy, że złożone molekuły tworzą się w lodowych głębinach obłoków molekularnych zanim narodzą się gwiazdy.
Wykrywając zawierający siarkę lodowy siarczek karbonylu, naukowcy byli w stanie po raz pierwszy oszacować ilość siarki osadzonej w lodowych ziarnach przedgwiezdnego pyłu. Chociaż zmierzona ilość jest większa niż poprzednio obserwowana, to nadal jest mniejsza niż całkowita ilość spodziewana w tej chmurze, w oparciu o jej gęstość. Dotyczy to również innych elementów CHONS. Kluczowym wyzwaniem dla astronomów jest zrozumienie, gdzie ukrywają się te pierwiastki: w lodzie, materiałach sadzy lub skałach. Ilość CHONS w każdym rodzaju materiału określa, ile z tych pierwiastków trafia do atmosfery egzoplanet, a ile do ich wnętrz.
Charakterystykę chemiczną lodów przeprowadzono poprzez zbadanie, w jaki sposób światło gwiazd spoza obłoku molekularnego było pochłaniane przez cząsteczki lodu w obłoku w określonych długościach fal podczerwieni widocznych dla Webba. Proces ten pozostawia chemiczne odciski palców znane jako linie absorpcyjne, które można porównać z danymi laboratoryjnymi, aby określić, które lody są obecne w chmurze molekularnej. W tym badaniu zespół skupił się na lodach zakopanych w szczególnie zimnym, gęstym i trudnym do zbadania regionie obłoku molekularnego Chamaeleon I, regionie oddalonym o około 500 lat świetlnych od Ziemi, w którym obecnie formują się dziesiątki młodych gwiazdy.
Badania te stanowią część projektu Ice Age , jednego z 13 programów Early Release Science firmy Webb . Obserwacje te mają na celu zademonstrowanie możliwości obserwacyjnych Webba i umożliwienie społeczności astronomicznej nauczenia się, jak najlepiej wykorzystać jego instrumenty. Zespół zajmujący się epoką lodowcową zaplanował już dalsze obserwacje i ma nadzieję prześledzić podróż lodów od ich powstania do gromadzenia się lodowych komet.
