科学家推测宇宙水形成时间提前至大爆炸后仅1亿年

近年来，关于宇宙中水的形成时间的研究引起了科学家们的广泛关注。生命的起源与水有着密切的联系，因此，了解水在宇宙中首次出现的时间，对于探索生命在宇宙中出现的时刻至关重要。近期，来自阿联酋大学的研究团队通过数值模拟研究，提出了一个颇具争议的观点：水的形成可能发生在大爆炸后仅1亿到2亿年内，这一发现大幅推前了此前的理论时限。

该研究的主要参与者、阿联酋大学的穆罕默德·拉提夫在接受媒体采访时表示，团队对首次水的形成时间的惊人发现，超出了他们的预期。“水竟然能够在如此早期的宇宙中生成，这甚至早于第一代星系的形成。”这项研究提供了一个新的时序，为我们理解水的早期状态及其与生命起源的关系提供了新视角。

以往的研究认为宇宙水的形成大约是在大爆炸后7.8亿年，那时宇宙中主要由轻质氢、氦和少量的锂构成。这些元素为第一代恒星的形成提供了基础。这些所谓的第三星族恒星在相对较短的生命周期内，因为其巨大的质量与能量，最终以超新星的形式在宇宙中爆炸。正是在这些恒星的核心，通过核融合产生了许多重元素，包括氧，并在其爆炸时将其释放到周围的宇宙空间。这些金属元素后续进入新一代的恒星系统和行星中，形成了我们现在所了解的宇宙结构。

为了探究水的形成时间，拉提夫团队进行了详细的数值模拟，追踪了两颗第一代恒星的生命周期。这两颗恒星的质量分别为太阳的13倍和200倍，其生命周期和最终的超新星爆炸为团队提供了重要的数据基础。较小的星体在经历了1220万年后以超新星爆炸结束了生命周期，而较大的星体则在260万年后同样以爆炸结束，并释放出大量氧元素。随着超新星产生的冲击波驱动气体的聚集，形成新的密集团块，这些团块可能是早期宇宙水的主要形成地点。

拉提夫进一步指出，虽然他们的模型主要考虑了每个团块中形成一颗恒星的最简单情况，宇宙中多星系统的存在更为普遍。实际上，过半数的恒星都有伴星。多个邻近恒星的存在不仅意味着更多的水富集团块的形成，同时也带来了更多的辐射。这使得水分子在早期宇宙是否能够存活成为一个重要的课题。虽然目前的模型仍未完全涵盖多星系统的复杂性，但研究团队对水的耐存性持乐观态度。

研究表明这些水富集团块也可能是宜居行星形成的良好环境。但迄今为止，这些水在数十亿年的宇宙演化中是否能够保持及如何保持仍需进一步探索。针对行星上水的来源，拉提夫提到的一个流行理论认为，彗星可能是把水带到地球的“运输者”，但早期宇宙的冰质物质在再电离年代的严酷条件下或者许不太可能存活。研究人员也未排除地球水的一部分可能源于早期宇宙的可能性。

未来，科学家们期盼新的观测技术能够为这些理论提供证据。比如，阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)及计划中的平方公里阵列望远镜，可能在的十年内观测到这些早期宇宙行星辐射。“如果真的观察到这样的信号，这将是一个改变游戏规则的发现，”拉提夫兴奋地表示。这不仅会显著推前生命起源的时间框架，也将为宇宙中的生命演化带来新的理解。

这项研究为水的起源及其对生命形成的潜在影响提供了新的线索，推进了我们对宇宙早期历史的理解。科学界期待这项研究的后续成果，特别是在确认早期恒星和星系中水的普遍存在的工作上，该领域的深入探索势必会引发一场新的科学革命。