يمكن أن تكون الجيل الأول من النجوم في الكون قد أنتج كميات كبيرة من الماء عند وفاتها، بعد 100 مليون إلى 200 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم.
تمت ملاحظة آثار الماء سابقًا بعد حوالي 780 مليون سنة من الانفجار العظيم. ولكن الآن، تشير محاكاة الكمبيوتر إلى أن هذه الحالة الأساسية للحياة كانت موجودة في وقت أبكر بكثير مما كان يعتقده الفلكيون، كما أفاد الباحثون في 3 مارس في مجلة Nature Astronomy.
يقول عالم الفيزياء الفلكية دانيال وايلن من جامعة بورتسموث في إنجلترا: “المفاجأة كانت أن مكونات الحياة كانت جميعها موجودة في نوى السحب الكثيفة [المتبقية بعد وفيات النجوم] بهذه السرعة بعد الانفجار العظيم.”
قد يكون الماء شائعًا اليوم. لكن في البداية، قبل حوالي 13.8 مليار سنة، كان الكون يتكون أساسًا من الهيدروجين والهيليوم وكمية قليلة جدًا من الليثيوم. استغرق الأمر نجومًا لصنع الباقي. يتم دمج بعض العناصر المتوسطة الوزن مثل الكربون والأكسجين داخل النجوم مع تقدمها في العمر. بينما يتم تشكيل عناصر أخرى خلال وفيات النجوم مثل السوبرنوفا المتفجرة أو الاندماجات العنيفة لنجوم النيوترونات. ومع ذلك، لتشكيل جزيئات أكثر تعقيدًا بكميات كبيرة، تحتاج الظروف إلى أن تكون كثيفة وباردة نسبيًا، ويفضل أن تكون أقل من بضعة آلاف درجة مئوية.
يقول عالم الفلك فولكر برومم من جامعة تكساس في أوستن والذي لم يكن مشاركاً في البحث الجديد “الماء جزيء هش للغاية”. “لذا فإن السؤال هو هل لدينا ظروف يمكن أن تشكلها [في وقت مبكر جدًا من الكون]؟”
للتحقق مما إذا كان يمكن وجود ماء في الكون الناشئ، قام وايلن وزملاؤه بإجراء محاكاة كمبيوتر لحياة وموت نجميْن ينتميان للجيل الأول. لأن الفلكيين يعتقدون أن النجوم المبكرة كانت أكبر بكثير ولديها أعمار أقصر مقارنة بالنجوم الحديثة، قامت المجموعة بمحاكاة نجم واحد بكتلة تعادل ثلاثة عشر ضعف كتلة الشمس ونجم آخر بكتلة تعادل مئتي ضعف كتلة الشمس. عند نهاية حياتهم القصيرة انفجر هؤلاء العمالقة كسوبرنوفا وأطلقوا سحابة ضخمة تحتوي على عناصر بما فيها الأكسجين والهيدروجين.
أظهرت المحاكاة أنه مع توسع المادة المنبعثة عن السوبرنوفا وتبريدها تفاعلت الأكسجين مع الهيدروجين وثنائي الهيدروجين (أو ذرتي هيدروجين متصلتين) لتكوين بخار الماء داخل الحلقات المتزايدة للأنقاض.
استمر هذا العملية الكيميائية ببطء نظرًا لانخفاض كثافة الذرات في المناطق الخارجية لانفجارات السوبرنوفا المتوسعة. يعني هذا الكثافة المنخفضة أنه كان غير مرجح اجتماع عنصرين والتفاعل بينهما على فترات زمنية قصيرة.
لكن بعد بضعة ملايين سنوات – أو عشرات الملايين بالنسبة للنجم الأصغر – تبردت النوى المركزية المغبرة لبقايا السوبرنوفا بما يكفي لتكوين الماء هناك بسرعة حيث كانت الكثافات مرتفعة بما يكفي لالتقاء الذرات.
“تركيز [الماء] داخل الهياكل الكثيفة هو ما أعتبره نقطة التحول”، يقول وايلن. “إجمالي كمية المياه التي تتشكل ليس كثيراً جداً ولكن تصبح مركزة حقاً داخل النوى الكثيفة وهذه النوى هي أكثر الهياكل إثارة للاهتمام ضمن البقايا لأنها المكان الذي يمكن فيه تشكيل نجوم وكواكب جديدة.”
في نهاية المحاكاة أنتجت السوبرنوفا الأصغر كتلة ماء تعادل ثلث إجمالي كتلة الأرض بينما أنتج الأكبر كمية كافية تساوي ثلاثمئة وثلاثون أرضاً. بشكل أساسي يقول وايلن إنه إذا تم تشكيل كوكب ما ضمن نواة متبقية عن السوبرnova الأكبر فقد يكون عالماً مائياً مثل كوكبنا.
“هناك إشارة تدل على أنه قد يكون هناك إمكانية لسكنى الكون بشكل عام منذ وقت مبكر جداً”، يقول برومم مضيفاً “لكن وجود الماء لا يعني الوصول للحياة بالكامل”. ثم تبدأ الأسئلة حول مدى سرعة إمكانية دمج الكربون مع الهيدروجين للحصول على جزيئات الحياة؟
