Вода появилась вскоре после Большого Взрыва? Новое открытие переписывает историю ранней Вселенной
Вода… Без неё немыслима жизнь на Земле. Но когда же эта живительная влага зародилась во Вселенной? Долгое время ученые полагали, что её формирование — процесс относительно поздний, связанный с появлением звёзд и их ядерных реакций. Однако, новое исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, заставляет нас пересмотреть этот взгляд. Оказывается, вода могла появиться гораздо раньше — в первые сотни миллионов лет после Большого Взрыва, став, возможно, одним из кирпичиков, из которых строились первые галактики.
Как появилась вода в ранней Вселенной?
Вопрос сложный, ведь составляющие воды — водород и кислород — имеют разное происхождение. Водород, гелий и литий возникли практически сразу после Большого Взрыва. А вот кислород — продукт «звёздной алхимии», результат термоядерных реакций в недрах массивных звёзд или взрывов сверхновых. Иными словами, для образования кислорода нужны были звёзды, которых в ранней Вселенной было немного.
Чтобы разобраться в этой головоломке, группа исследователей под руководством Дэниела Уэйлена прибегла к компьютерному моделированию. Они смоделировали взрывы двух сверхновых — одна от звезды в 13 раз массивнее Солнца, другая — в 200. Основной акцент был сделан на анализ продуктов этих космических катаклизмов.
Сверхновые — фабрики воды?
Результаты моделирования оказались весьма интересными. Выяснилось, что при взрывах сверхновых образовывалось значительное количество кислорода. В симуляции малой сверхновой (13 солнечных масс) образовалось около 0.05 солнечной массы кислорода, а при взрыве гиганта (200 солнечных масс) — целых 55 солнечных масс! Огромные температуры и плотности, возникающие при взрывах, способствовали активному образованию кислорода.
Но это только половина дела. Самое интересное началось потом, когда этот горячий газообразный кислород начал остывать и смешиваться с окружающим водородом, оставшимся после взрыва сверхновой. Именно в этих плотных сгустках материи, образовавшихся после взрыва, и зародилась вода. Эти сгустки, по мнению ученых, могли стать колыбелью для новых звёзд и планет второго поколения.
Сколько воды?
Моделирование позволило оценить и количество образовавшейся воды. В случае малой сверхновой, уже через 30-90 миллионов лет после взрыва, масса воды достигла величины от одной стомиллионной до одной миллионной доли солнечной массы. В случае гигантской сверхновой процесс шёл быстрее — уже через 3 миллиона лет образовалось около 0.001 солнечной массы воды.
Ключевой вопрос: выжила ли вода?
Полученные результаты ставят перед учеными новый, еще более сложный вопрос: смогла ли эта ранняя вода пережить формирование первых галактик? Ведь этот процесс мог быть весьма разрушительным, способным уничтожить хрупкие молекулы воды.
Если вода уцелела, то она могла стать важной составляющей первых планет, формировавшихся миллиарды лет назад. Это открытие может серьезно повлиять на наши представления о ранней Вселенной и о том, как и где зарождалась жизнь.
Что дальше?
Теперь перед учеными стоит задача подтвердить результаты моделирования с помощью наблюдений. Для этого потребуется использовать мощные телескопы нового поколения, способные «заглянуть» в самую глубь Вселенной и обнаружить следы ранней воды в древних галактиках.
Поиск ответа на вопрос о происхождении воды — это не только фундаментальная научная задача, но и ключ к пониманию того, как возникла жизнь во Вселенной, и есть ли она где-то еще, кроме Земли. Ведь, как известно, без воды жизнь невозможна.
