Моделирование показало, что зарождение жизни было возможно уже в очень ранней Вселенной

Если кто-то воспринимает библейскую легенду о Всемирном потопе как литературное преувеличение, то учёные пошли дальше и вычислили, что вода во Вселенной была в избытке уже через 100–200 млн лет после Большого взрыва. Более того, ранняя Вселенная образно «утопала» в воде, что заставляет рассматривать заманчивую возможность зарождения первой биологической жизни на самых ранних этапах её эволюции.

Художественное представление о первых звёздах во Вселенной. Источник изображения: NOIRLab/NSF/AURA

Как известно, молекула воды представляет собой два соединённых атома водорода и один атом кислорода. Свободного водорода во Вселенной всегда было в избытке — он присутствовал с самых первых моментов после Большого взрыва. Кислород, как считается, появился в звёздах в ходе термоядерных реакций синтеза. Он стал вырабатываться в звёздах и разлетался по Вселенной после их смерти во время взрывов сверхновых. Тем самым можно полагать, что кислород постепенно увеличивал своё присутствие в космосе, что также вело к постепенному увеличению воды во Вселенной.

Группа учёных для журнала Nature Astronomy подготовила рецензируемое исследование, в котором утверждается, что всё было совсем не так. По крайней мере, на заре Вселенной. Согласно общепринятой теории, первые звёзды не содержали ничего, кроме водорода и гелия, и обладали низкой металличностью. В астрофизике металлами считают все элементы, тяжелее гелия, и кислород тоже считается металлом. Поэтому в теории кислород вырабатывали звёзды второго поколения (населения II) и звёзды населения I (как наше Солнце). Звёзды населения III — самые первые звёзды (по населению ведётся обратный отсчёт) — не должны были вырабатывать кислород. Однако в новой работе это утверждение опровергается.

Исследователи предположили (точно этого не знает никто, поскольку звёзды населения III — самые первые во Вселенной — ещё никем не наблюдались), что первые звёзды были двух основных классов: маленькие с массой около 13 солнечных масс и большие с массой 200 солнечных масс. Маленькие звёзды образовывались как обычные из звёздных питомников (газа, пыли и гравитации) и обладали малой металличностью. А большие звёзды формировались напрямую из первичных облаков материи. Малые звёзды взрывались как обычные сверхновые, но большие взрывались как парно-нестабильные сверхновые, что вело к интересным результатам.

Моделирование показывает, что большие звёзды при смерти должны были значительно обогатить окружающую среду кислородом и, как следствие, водой. Доля воды в молекулярных облаках, оставшихся после таких взрывов, должна в 10–30 раз превышать долю воды в диффузных молекулярных облаках в Млечном Пути, которые учёные наблюдают сегодня. Это даёт основание сделать вывод, что через 100–200 миллионов лет после Большого взрыва в молекулярных облаках было достаточно воды и других элементов для формирования биологической жизни.

Увы, ответить на вопрос, появилась ли жизнь уже тогда, учёные вряд ли смогут. Но даже если жизнь тогда начала появляться, уровень ионизации во Вселенной был настолько высоким, что известные нам живые организмы не смогли бы выжить в такой среде. Нормальные условия для зарождения жизни создали звёзды последующих поколений. Но остаётся вероятность, что молекулы воды в чашке утреннего кофе намного древнее, чем было принято считать.