В Солнечной системе такие простые летучие соединения, как вода, метан и молекулярный азот замерзают за так называемой «снеговой линией» — областью, температура в которой слишком низкая для конденсации этих веществ. Она расположена далеко за орбитой Земли, включая пояс Койпера и транснептуновые объекты за ним (Плутон, Харон, Эрида и другие).
Будучи необходимым для жизни источником воды и органики, водяной лед в нашей звездной системе чрезвычайно распространен. Луна Юпитера Европа, например, покрыта ледяной коркой, вероятно, скрывающей подповерхностный океан, а на Энцеладе — спутнике Сатурна — ранее зафиксировали гейзеры водяного пара. Присутствует водяной лед в полярных шапках Марса и даже в постоянно затененных кратерах Луны и Меркурия. Однако точно подтвердить его присутствие вне Солнечной системы до сих пор не удавалось.
Теперь международная команда астрономов под руководством Чэнь Се (Chen Xie) из Университета Джонса Хопкинса (США) подтвердила присутствие водяного льда в обломочном диске вокруг звезды HD 181327, чей возраст составляет примерно 18,5 миллиона лет. Результаты исследования, опубликованного в журнале Nature, показали, что в диске регулярно сталкиваются ледяные тела, из-за чего лед испаряется, а затем образуется вновь.
С помощью инфракрасного спектрографа NIRSpec, установленного на борту «Уэбба», в отраженном свете диска зафиксировали эффект Френеля — особенность рассеяния света на кристаллах льда размером более одного миллиметра, которая проявляется в виде ярких полос, окружающих объекты. Ранее этот эффект наблюдали в спектрах колец Сатурна и телах пояса Койпера. Анализ спектров также указал на богатый запас летучих веществ, сопоставимый с кометами Солнечной системы.
Интересно что лед в обломочном диске был распределен неравномерно: во внутренней части его практически не было, а количество во внешней по массе достигало 14%. Это, по мнению астрономов, свидетельствует об активных процессах разрушения и пополнения ледяных запасов, возникающих в результате фотодесорбции — испарения воды под действием ультрафиолетового излучения звезды.
Сравнив спектр HD 181327 с известными спектрами ледяных объектов пояса Койпера, исследователи заключили, что подобные пояса могут возникать на ранних этапах формирования звездных систем (всего через девять миллионов лет после рассеяния протопланетного диска). Открытие подтверждает, что вода — распространенный ингредиент для формирования небесных тел на просторах Вселенной и не уникальна для Солнечной системы.