由荷兰领导的国际天文学家小组首次对围绕一颗年轻恒星形成行星的尘埃和气体盘中的冰进行了二维清单。他们使用詹姆斯·韦伯太空望远镜，并在《天文学与天体物理学》杂志上发表了他们的发现。

天文学家提供了第一张行星形成盘中冰的详细图片

冰对于行星和彗星的形成很重要。由于冰的存在，固体尘埃颗粒聚集成更大的块，从而形成行星和彗星。此外，含冰​​彗星的影响可能极大地增加了地球上的水量，从而形成了海洋。

这种冰还含有碳、氢、氧和氮原子，这些原子对于生命分子构件的形成非常重要。然而，行星形成盘中的冰以前从未被详细绘制过。这是因为地球上的望远镜受到含水大气层的阻碍，而且其他太空望远镜的体积不足以探测和解析此类微弱的目标。詹姆斯·韦伯太空望远镜解决了这些问题。

“汉堡”盘

研究人员研究了年轻恒星 HH 48 NE 穿过行星形成盘射向太空望远镜时发出的星光。这颗恒星和圆盘位于距离地球约 600光年的南部变色龙星座。该圆盘看起来像一个汉堡包，有一个深色的中央通道和两个明亮的小圆面包，因为我们是从侧面看它的。

在到达望远镜的途中，星光与圆盘上的许多分子发生碰撞。这会产生具有每个分子特定峰值的吸收光谱。缺点是到达望远镜的光线很少，尤其是来自黑暗通道中圆盘最密集部分的光线。但由于詹姆斯·韦伯太空望远镜比任何其他望远镜都更灵敏，因此低水平的光不会造成问题。

研究人员在吸收光谱中观察到水冰(H 2 O)、二氧化碳冰(CO 2)和一氧化碳冰(CO)的明显峰值。此外，他们还发现了氨(NH 3)、氰酸盐(OCN –)、硫化羰(OCS)和重二氧化碳(13 CO 2)冰的证据。

普通二氧化碳与重二氧化碳的比率使研究人员首次能够计算出圆盘中存在多少二氧化碳。有趣的结果之一是，研究人员检测到的CO冰可能与挥发性较低的CO 2和水冰混合，使其能够比之前认为的更接近恒星保持冻结状态。

冰河世纪计划

“行星形成盘中冰的直接映射为建模研究提供了重要的输入，有助于更好地了解我们的地球、太阳系中的其他行星以及其他恒星周围的形成。通过这些观察，我们现在可以开始做出关于恒星和行星形成的物理和化学的更坚定的陈述，”该研究的主要作者 Ardjan Sturm(荷兰莱顿大学)说。

“2016 年，我们创建了 JWST 的首批研究项目之一——冰河时代。我们希望研究生命的冰冷构件在从寒冷的星际云中的起源到年轻行星系统的彗星形成区域的过程中如何演化。现在结果已经开始出现。这是一个非常激动人心的时刻，”合著者梅丽莎·麦克卢尔(莱顿大学)说道。她领导了该研究项目，并于 2023 年 1 月发表了第一个冰河时代分子云冰观测结果。

冰河时代团队将在不久的将来研究同一行星形成盘的更广泛的光谱。此外，他们现在能够观察其他行星形成盘。如果关于二氧化碳冰混合物的发现成立，这将改变目前对行星组成的理解，可能导致更多富含碳的行星更接近恒星。

最终，研究人员打算更多地了解行星、小行星和彗星的形成途径和由此产生的组成。