Один из интересных вопросов астрофизики — когда именно в истории Вселенной появилось первое водное соединение. Оказывается, вода могла существовать уже через миллиард лет после Большого взрыва, несмотря на то, что в ранней Вселенной было очень мало кислорода.

Когда появилась вода в космосе?

Поскольку молекулы воды содержат кислород, его образование в ранней Вселенной требовало времени. Первые звезды, которые сформировались спустя несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, должны были произвести кислород в своих ядрах. Затем этот кислород распространялся в окружающий космос, соединяясь с водородом. Современные теоретические модели показывают, что даже в условиях дефицита кислорода в космических облаках, при определённых температурах, могла образовываться значительная концентрация водяного пара.

Как образовалась вода в условиях дефицита кислорода?

Исследования показывают, что при температурах около 27°C (300 К) вода могла формироваться в газообразной форме даже при очень низких концентрациях кислорода. В ранней Вселенной, где из-за высокой температуры и слабого охлаждения газов атмосфера была теплее, чем сейчас, эти процессы шли активно. В это время космический фон был ярче, а плотность газа — выше.

Баланс между образованием и разрушением воды

Хотя ультрафиолетовое излучение молодых звезд могло разрушать молекулы воды, через несколько сотен миллионов лет в космосе достигался равновесный уровень. В результате формирование водяного пара шло настолько активно, что его концентрация в газовых облаках достигала уровней, характерных для современной галактики.

Таким образом, даже в условиях слабого enrichment — обогащения тяжелыми элементами — в ранней Вселенной могла накапливаться значительная масса водяного пара.

Это исследование помогает понять, сколько воды могло находиться в газовых облаках будущих звезд и планет. Однако оно не рассматривает, сколько воды могло замерзнуть в виде льда или попасть в новые планетарные системы.

Работа опубликована в авторитетном научном журнале и показывает, как ранние условия способствовали образованию воды, важной для возникновения жизни в будущем.

Марина Новикова

Научный журналист, которая зажигает в умах читателей огонь любопытства. Она переводит сложнейший язык Вселенной — от шёпота далёких галактик до генетического кода в наших клетках — на понятный и увлекательный человеческий язык. Её статьи — это не сухие факты, а захватывающие экспедиции на передний край знаний, доказывающие, что наука — это самое грандиозное приключение в истории человечества.