Vand er en væsentlig del af livet på jorden, og muligvis andetsteds – og nu ved det, at det måske har dannet sig ikke længe efter universets start
Vand blev født som et resultat af eksploderende stjerner
De første vandmolekyler kan have dannet kun 100 millioner til 200 millioner år efter Big Bang – før endda de første galakser – startede en proces, der førte til liv på jorden … og muligvis andre steder.
Kort efter Big Bang var det meste af sagen i universet brint og helium, med kun spormængder af andre lettere elementer, som lithium. Tyngre elementer som ilt eksisterede endnu ikke, hvilket gjorde det umuligt for vand at dannes.
Disse indledende elementer kom sammen i de første stjerner, som derefter producerede tungere elementer gennem nuklear fusion, herunder, afgørende ilt. Da disse stjerner nåede slutningen af deres liv, eksploderede de som supernovaer, frigav disse tungere elementer og lod ilt mulighed for at blande og kombinere med det allerede eksisterende brint for at skabe h2O – Vand.
Tidligere forskning har vist, at selv de relativt lave mængder ilt, der blev produceret i de tidligste stjerner, kunne have lavet vandmolekyler, men indtil nu havde ingen simuleret nøjagtigt, hvad der ville ske, da en primordial stjerne gik supernova, og og hvordan elementerne, den frigav, ville blande sig med det kosmologiske miljø, som stjernen dannede, siger, siger Daniel Whalen på University of Portsmouth i Storbritannien. ”For at gøre noget mindre ved du virkelig bare ikke, hvad der sker,” siger han.
For at undersøge dette brugte Whalen og hans team computermodeller til at simulere fødsel og død af de første stjerner i en realistisk kontekst. Disse tidlige stjerner menes at have varieret fra 13 gange så massiv som solen til 200 gange så massiv, så forskerne modellerede begge ekstremer.
Som du kunne forvente, udgjorde de større stjerner mere ilt, og producerede således mere vand i form af dampskyer om Jupiters masse, mens de mindre stjerner producerede en jordmasse vand, siger Whalen.
Afhængig af stjernens masse fandt forskerne, at vand tog mellem 3 millioner og 90 millioner år at danne efter supernovaerne, hvilket betyder, at de første vandmolekyler dannede 100 millioner til 200 millioner år efter Big Bang.
Det er dog vigtigt, at holdet fandt, at dette vand ikke blot diffunderede i hele kosmos. I stedet forårsagede tyngdekraften det og andre tunge elementer produceret af de første stjerner til at klumpe sammen. Det betød igen, at disse klumper var ynglepladserne for den anden generation af stjerner, og måske de første planeter. ”Det var et enormt resultat,” siger Whalen.
”Denne idé om, at vand dannede sig allerede før galakser dybest set vendte årtiers tanker om, hvornår livet først kunne have opstået i universet,” siger Whalen. Teammedlem Muhammad Latif ved De Forenede Arabiske Emirates University siger, at forskerne nu planlægger at simulere, om vanddampen kunne overleve ødelæggelsen og hård stråling af dannelsen af de første galakser, hvilket betyder, at de tidlige molekyler stadig kan eksistere – potentielt selv på jorden – i dag.
”Livets kemi, som vi kender, kræver flydende vand, og at du kun kan komme på en planet eller et objekt, der har en overflade med en atmosfære,” siger Avi Loeb ved Harvard University. Meget tid ville være gået før denne første damp ville have kondenseret til flydende vand, men at søge efter anden generations stjerner-og deres planeter-ved hjælp af instrumenter som James Webb-rumteleskopet vil hjælpe os med at forstå denne proces mere, og om disse planeter måske har været beboelige millioner af år efter Big Bang, siger han.