宇宙中的水可能比我們之前認為的更接近大爆炸

每個人都知道宇宙中有水，但你可能會驚訝地發現它出現的時間比預期的要早得多，尤其是在大爆炸附近。

我們所知的生命何時首次出現在宇宙中？

我們無法確定，但答案與水在宇宙中首次出現的時間密切相關——新的模擬表明，第一代幫助形成這種賦予生命的水的恆星出現在大爆炸後僅 1 億到 2 億年。這比之前的估計推遲了5億多年。

研究結果表明，如果這些早期水的一部分在早期星系形成時的「熱」混亂中倖存下來，它可能會被新生行星吸收，從而可能在大爆炸後幾億年內形成擁有豐富水資源的宜居世界。這一切都與宇宙中生命如何起源的故事有關。

智利阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列（ALMA）先前的觀測表明，在宇宙大爆炸後約 7.8 億年，年輕的宇宙中充滿了輕氫和氦以及少量的鋰，水就已存在。這些元素形成了第一代恆星，天文學家稱之為第三星恆星，它們的質量非常大——是太陽質量的幾十倍甚至幾百倍——並且在以超新星形式死亡之前具有相當長的壽命。宇宙中許多較重的元素，包括氧氣，都是透過這些恆星內部的核反應形成的，並在它們死亡時散佈到太空中，然後被納入下一代恆星。

為了確定宇宙中水的首次形成時間，研究團隊使用數值模型追蹤了兩顆早期恆星的生命：一顆質量是太陽的 13 倍，另一顆質量是太陽的 200 倍。這顆較小的虛擬恆星存在了 1220 萬年，然後在一次超新星爆炸中消亡，向周圍空間釋放了約 0.051 個太陽質量（近 17,000 個地球質量）的氧氣。這顆較大的模擬恆星在爆炸前僅燃燒了 260 萬年就耗盡了燃料，向太空釋放了 5500 萬個太陽質量（超過 1800 萬個地球質量）。

模擬顯示，隨著每顆超新星的衝擊波向外輻射，湍流密度波動會產生漣漪，導致部分氣體凝結成緻密的團塊。這些剩餘的團塊富含金屬，包括超新星噴出的氧氣，很可能是早期宇宙中水形成的主要場所。

由於位於雲層較密集的部分，水可以免受附近恆星強烈輻射的破壞。然而，研究小組考慮了最簡單的情況，即每個星團中只形成一顆恆星，而理論模擬表明多恆星系統是常態；天空中超過一半的恆星都有一顆或多顆姊妹恆星。附近的恆星越多，意味著星團越密集，水含量也越高，但輻射也越多。

這些是太空科學家試圖回答的首要問題，但他們需要更多的人深入研究這個主題並進行更詳細的探索。