今天小編分享的科技經驗：研究：宇宙中的水在大爆炸後僅 1 億至 2 億年就已誕生，歡迎閲讀。
IT 之家 3 月 13 日消息，生命在宇宙中首次出現的時間一直是科學家們探索的謎題。雖然目前尚無确切答案，但這一問題與水在宇宙中首次出現的時刻密切相關。最新的模拟研究顯示，第一代恒星可能在大爆炸後僅 1 億至 2 億年就幫助形成了生命之源 —— 水，這一發現将此前的估計向前推進了超過 5 億年。
" 我們驚訝地發現水竟然能夠如此早地形成，甚至早于第一批星系的誕生。" 阿聯酋大學的研究共同作者穆罕默德・拉提夫（Muhammad Latif）在接受 Space.com 采訪時表示。研究結果表明，如果這些最初的水儲備在早期星系形成的高温混沌中得以幸存，并被新生行星吸收，那麼在大爆炸後僅數億年，就可能出現富含水、适合居住的星球。" 這都與宇宙中早期生命起源的故事緊密相連。" 拉提夫説。
此前，智利的阿塔卡馬大型毫米波 / 亞毫米波陣列（ALMA）的觀測結果表明，水在大爆炸後約 7.8 億年時就已存在。當時，年輕的宇宙充滿了輕質的氫和氦，以及少量的锂。這些元素構成了第一代恒星，即天文學家所稱的第三星族恒星。這些恒星體型巨大，質量可達太陽的數十倍甚至數百倍，壽命短暫，最終以超新星爆炸的形式結束生命。許多宇宙中的重元素，包括氧，都是在這些恒星内部通過核反應形成的，并在它們死亡時被抛射到太空中，後來被納入下一代恒星。
據 IT 之家了解，為了确定水在宇宙中首次形成的時間，拉提夫及其團隊利用數值模型追蹤了兩顆第一代恒星的生命周期：一顆質量是太陽的 13 倍，另一顆則是太陽的 200 倍。較小的虛拟恒星在 1220 萬年後以超新星爆炸的形式死亡，向周圍空間釋放了約 0.051 太陽質量的氧（相當于近 1.7 萬個地球質量）。而較大的模拟恒星在僅 260 萬年後耗盡燃料，以爆炸的方式結束生命，向宇宙中抛射了高達 55 太陽質量的氧（超過 1800 萬個地球質量）。
模拟顯示，随着每次超新星爆炸產生的衝擊波向外擴散，湍流密度波動形成了漣漪，導致部分氣體聚集成密集的團塊。這些富含超新星噴射出的金屬（包括氧）的團塊，可能是早期宇宙中水形成的主要場所。
拉提夫指出，位于雲層較密集部分的水會受到保護，免受附近恒星強烈輻射的破壞。然而，他的團隊目前只考慮了每個團塊中僅形成一顆恒星的最簡單情況，而理論模拟表明多星系統才是常态；天空中超過一半的恒星都有一個或多個伴星。多個鄰近恒星意味着會有更多富含水的密集團塊，但也會產生更多輻射，這 " 可能會改變一些情況，但我們仍然預計水可能會存活下來 "，拉提夫説。" 這是我們試圖回答的首要問題，但我們還需要更多人參與這一課題，深入探索。"
他的團隊後續的模拟研究還表明，這些含有水的團塊也是宜居星球形成的有利場所。然而，這些團塊中的水是否能夠在數十億年的宇宙演化中持續存在，以及如何持續，目前尚不完全清楚。一種主流理論認為彗星可能将水送到了地球，但拉提夫指出，來自早期宇宙的這類冰質運輸者不太可能在再電離紀元的惡劣條件下存活。再電離紀元是大爆炸後約 40 萬年時，第一代恒星和星系發出的電離紫外線充斥宇宙，驅散了原始的宇宙迷霧。不過，研究人員尚未排除地球上的水至少有一部分可能是原始起源的可能性。
拉提夫表示，早期宇宙中富含水的行星群體會產生微弱的輻射，這可能在未來十年内被 ALMA 或即将在澳大利亞和南非建成的平方公裏陣列望遠鏡探測到。如果真的觀測到這樣的輻射，那将是一個 " 改變遊戲規則 " 的發現，因為這将把生命起源的時間框架推回到大爆炸後僅數億年。
" 這将開辟一個全新的研究領網域。" 拉提夫説。
該研究于 3 月 3 日發表在《自然・天文學》雜志上。
