Вода в ранней Вселенной: доступность и её роль в жизни

Вода является основой жизни на Земле, но её доступность в ранней Вселенной остаётся под вопросом. Новые исследования указывают на то, что несмотря на наличие необходимых элементов, вода могла быть в недостатке в первые миллиарды лет после Большого взрыва. Это открытие может изменить наши представления о зарождении жизни и условиях, в которых она могла бы возникнуть.

Вода, как основа жизни на Земле, играет ключевую роль в существовании всех живых организмов. Однако недавние исследования ставят под сомнение общепринятое мнение о том, что вода всегда была доступна в достаточных количествах во Вселенной.

Структура молекулы воды, состоящей из одного атома кислорода и двух атомов водорода, проста, но её свойства уникальны. Водород, как самый распространённый элемент во Вселенной, образовался в результате Большого взрыва, а кислород — в недрах звёзд в процессе термоядерного синтеза. С течением времени звёзды, умирая, выбрасывали кислород в космос, что, казалось, создавало условия для формирования воды.

Однако новое исследование, опубликованное на arXiv, указывает на то, что вода в ранней Вселенной могла быть редкостью. Астрономы классифицируют звёзды по возрасту и содержанию «металлов» — элементов, отличных от водорода и гелия. Звёзды популяции I, к которым относится наше Солнце, являются молодыми и богатыми металлами. Более старые звёзды с меньшим содержанием металлов относятся ко второй популяции, а самые первые звёзды, известные как популяция III, состояли исключительно из водорода и гелия.

Хотя звёзды популяции III пока не наблюдали напрямую, исследователи смоделировали их взрывы, чтобы понять их влияние на окружающую среду. В ходе исследования команда изучила как малые звёзды (с массой около 13 солнечных), так и массивные (до 200 солнечных масс). Результаты показали, что эти звёзды, в конце своего жизненного цикла, обогащали молекулярные облака водой в 10–30 раз больше, чем в современных облаках, наблюдаемых в Млечном Пути.

Новые открытия и теории

Исследователи предполагают, что уже через 100–200 миллионов лет после Большого взрыва в космосе могли сформироваться молекулярные облака с достаточным количеством воды и других элементов, необходимых для зарождения жизни. Однако вопрос о том, действительно ли жизнь могла появиться в то время, остаётся открытым. Кроме того, ионизация и другие астрофизические процессы могли разрушить многие молекулы воды, что затрудняет понимание их роли в формировании жизни.

Недавние наблюдения с использованием телескопов нового поколения, таких как JWST, предоставляют данные о химическом составе далеких галактик, что может помочь уточнить, когда и как формировалась вода в мини-облаках. Некоторые учёные предполагают, что ранние планеты могли образовываться в условиях, в которых вода существовала в виде льда, а при нагревании перенаправлялась в жидкое состояние, создавая подходящую среду для химических реакций, необходимых для жизни.

Так, хотя вода могла быть доступна в ранней Вселенной, её количество и условия для жизни могли изменяться, что ставит под сомнение представления о том, как и когда жизнь могла возникнуть на Земле и, возможно, за её пределами. Эта тема остаётся активным полем для научных исследований, и дальнейшие открытия могут изменить наше понимание не только воды, но и жизни в целом.

На сегодняшний день учёные активно исследуют роль воды в ранней Вселенной, используя современные телескопы, такие как JWST, для анализа химического состава далеких галактик. Эти исследования показывают, что молекулы воды могли образовываться в молекулярных облаках, но множество факторов влияло на их доступность. Данные, полученные из космоса, поддерживают теории о сложной экосистеме, необходимой для появления жизни.