Vědci jsou dnes zcela jisti, jak dlouho náš vesmír existuje: je to 13,8 miliardy let, dát nebo trvat 59 milionů letProtože vesmír propukl přes velký třesk. Ale jsou mnohem méně jistí o související otázce: Kdy by mohl život poprvé vzniknout, někde venku? Naše sluneční soustava vytvořila před 4,6 miliardami let po uplynutí dvou třetin kosmického času a života Zdá se, že se to stalo Téměř, jakmile se Země ochladila od jeho ohnivého porodu, aby ukazovala oceány tekuté vody.
Mohli bychom být Brzy příjezdy Ve vesmíru – nebo dokonce první? Nebo místo toho jsme pozdě na večíreks tím, že život vychází daleko dříve v historii vesmíru? Stanovení načasování klíčových předpokladů pro Život, jak to víme by to bylo užitečné: jmenovitě Kdy se voda poprvé vytvořila a kdy by mohla najít pěknou planetu, aby se s někam usadila?
Tato linie myšlení je to, co inspirovalo nový papírPublikováno v časopise Astronomie přírody, To se zaměřilo na to, kolik vody by mohlo být vařeno některými z prvních hvězd-a zjistilo, že by mohli vesmír obohatit o život udržující molekulu překvapivě brzy. A Následná studie předtisku skupinou, která zahrnuje stejné autory, předložené k zveřejnění v časopise Věda, naznačuje, že skalnaté, potenciálně planety nesoucí oceán by se mohly z tohoto materiálu bohatého na vodu spojit krátce poté.
O podpoře vědecké žurnalistiky
Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceněné žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a myšlenkách, které dnes formují náš svět.
„Naše simulace ukázaly, že byste mohli získat stránky pro formování planety, které již bylo obohacené o hladinu vody podobné (v) solární soustavě, dnes jen 200 milionů let po velkém třesku,“ říká Daniel Whalen, astrofyzik na University of Portsmouth v Anglii a vedoucí autor obou studií.
Abychom pochopili důsledky, na okamžik si představte, že 13,8 miliardy let historie vesmíru bylo stlačeno do 70leté lidské životnosti. Výsledky Whalen a jeho kolegů naznačují, že obyvatelné podmínky by mohly existovat, když tato nyní kosmická bytost byla jen jeden rok. Okno příležitosti, ve kterém by se život mohl tvořit a vzkvétat, mohlo být mnohem širší a starší, než to, co vědci dříve uvažovali. Živé světy se starověkými oceány, které se tvořily během několika set milionů let od úsvitu času, mohou být rozptýleny po celém vesmíru.
Životní kosmický recept
K dnešnímu dni nejdříve známé Voda ve vesmíru byl detekován Atacama velkým milimetr/submillimetr pole (Alma) v Chile, který špehoval spektrální známky známého h2O V galaxii se nachází asi 12,88 miliard světelných let od Země-a tedy z doby, kdy byl vesmír těsně pod miliardou let.
Víme však, že na začátku byl vesmír kosmickou pouští, s kapkou k pití. To se změnilo asi 100 milionů let po velkém třesku jako První hvězdy ve vesmíru blikal do existence. Husté shluky prvotního vodíku a helia zbývající z velkého třesku se zhroutily pod vlastní gravitační hmotností a zapálily reakce termonukleárního řetězce na jejich jádra, která by byla Rozsvítit vesmír. Uvnitř těchto gigantických, jasných jaderných pecí bylo první významné množství prvků těžší než vodík a helium.
První hvězdy žily rychle a umíraly mladé a nasadily své okolí prvky, jako je kyslík, uhlík a křemík prostřednictvím jejich výbušně násilných úmrtí jako supernovae. Následující generace hvězd a planet z nich vytvořené úrodný hvězdný popela kyslík s supernovou mohlo se pravděpodobně spojit s hojným prvotním vodíkem za účelem výroby vody.
„Vesmír po dobu 100 milionů let neměl stavební kameny života, jako je kyslík nebo uhlík. Jakmile jaderná fúze začala ve hvězdných interiérech, vesmír se stal mnohem zajímavějším, “říká Avi Loeb, astrofyzik na Harvardské univerzitě.
V některých ohledech tedy včasný příchod hlavních ingrediencí – voda a těžší prvky schopné vytvářet složité molekuly – tak neuvěřitelné. Specifika toho, jak by se tyto suroviny mohly ve skutečnosti spojit, aby se stanovily na pódiu na celý život, zůstaly temné.
Prolomit úzkost
Navzdory takovému včasnému hojnosti nebylo tehdy nutně snadné způsobit vodu. Problém je v tom, že i když první hvězdy vyrobily spoustu kyslíku, bylo by to rozptýleno na velkých plochách, když se vynořilo do vesmíru přes supernovy.
V důsledku toho by v porovnání s jinými prvky koncentrace kyslíku byly stále nízké, potenciálně prohlubující se připravený formaci vody. A jakékoli molekuly vody, které se vytvořily, by se stále snadno vystřelily zpět do atomů intenzivním ultrafialovým (UV) zářením emitovaným hvězdami v raném vesmíru, který byl menší a přeplněnější než dnes.
Ale v roce 2015 Loeb, spolu s Shmuelem Bialy, nyní na technologickém institutu Technion-Izrael a Amiel Sternberg z Tel Aviv University, předpověděl, že navzdory těmto překážkám by mohly dohodnutelně mírné podmínky mít tvorbu vody. Všechno, co bylo potřeba, bylo pro teploty mezi 250 a 350 Kelvins (–23 a 77 stupňů Celsia), aby převládaly v některých plynových oblacích, které prostupují rané vesmír.
„Při vysokých teplotách plynu je řada velmi účinných chemických reakcí, které vedou k zavedení tvorby vody,“ říká Bialy. „To zvyšuje h.“2O Míra tvorby natolik, že může čelit nízkému množství kyslíku a destruktivnímu UV záření. “
Nové simulace Whalena a jeho kolegů dávají těmto dřívějším předpovědím další váhu.
Za to Astronomie přírody studie, Tým vytvořil numerické modely pro výbuchy Supernovy dvou hvězd první generace-jeden byl 13krát těžší než Slunce a druhý byl 200krát těžší než naše hvězda. Menší simulovaná hvězda přežila zhruba 12 milionů let, než zemřela jako supernova a vysunula 17 000 zemských hmot kyslíku do okolního mezihvězdného média. Větší hvězda přežila pouze dva a půl milionu let, než zažila svůj vlastní výbušný zánik a generovala 55 solárních hmot (více než 18 milionů zemských hmot) kyslíku.
To, co se stalo příště, bylo překvapivé: protože rázová vlna každé virtuální supernovy vyzařovala směrem ven, vlnky vytvořily změny hustoty v okolním plynu, což způsobilo, že část plynu kondenzovala do shluků. Odtud byly tyto husté shluky posypány kyslíkem a dalšími prvky nové generace supernovou rozšiřující se výbuch ejekty. V souladu s Loebem, Sternbergem a Bialyho predikcí, hustší plyn nechává shluky udržovat více tepelného tepla, které umožňovalo rychlejší chemické reakce vytvářející vodu.
„Zatímco celková výroba vody v dané explozi Supernovy je skromná, může frakce hmoty vody v hustých shlucích vytvořených explozí přistupovat k těm, které dnes existují ve sluneční soustavě,“ říká Whalen. „To byl výsledek, který jsme neočekávali, a je to důležité, protože ty husté shluky jsou jediné struktury, které se mohou zhroutit za účelem vytvoření hvězd a protoplanetárních disků v troskách exploze.“
Whalen varuje, že simulace jeho skupiny v současné době nabízejí pouze prozatímní odpovědi. „Nemáme veškerou fyziku,“ říká. „Nejsme si jisti, jaké jsou masy prvních hvězd, ale obecně se věří, že to byly desítky stovek solárních mas.“ Simulace také modelovaly tvorbu jedné hvězdy najednou, když konsenzus tvrdí, že raný vesmír byl docela klaustrofobický, s více hvězdami tvořícími se v těsné blízkosti. Přesně to, jak by to mohlo ovlivnit výrobu vody, je nejasné.
Stačí přidat vodu
Ale prozatím předpokládejme, že tyto teoretické spekulace a výpočetní modely odrážejí realitu. Pokud by byla voda tak hojná v regionech raného vesmíru, kde by se mohly z této kosmické mlhy vynořit planety podobné země, mohly by se z této kosmické mlhy vynořit planety podobné země?
To je v podstatě otázka, kterou Whalen a jeho spoluautoři položili ve studii, které předložili Věda. Druhá sada simulací testovala, zda shluky plynu obohaceného vodou z prvního by se mohly zhroutit na nízkohroužou hvězdu protoplanetární disk, který by mohl vyvolat skalnaté, mokré světy. A zkrátka je odpověď, že mohou.
V těchto následných simulacích se malá hvězda, asi tři čtvrtiny hmoty slunce, zrodila z hustého plynu s planetimály-prekurzory kilometru na pozemské planety-v tažení. Navzdory své potenciální formaci tak brzy v kosmické historii, hvězda tato velikost možná ještě nespálila většinou svého termonukleárního paliva, což znamená, že i nyní, o tolik miliard let později, bude stále svítit. A to znamená možné planety typu takové hvězdné prvotní hostování oceánu Mohlo by to být stále venkučekáme na nás, abychom je našli a studovali.
To neznamená, že život by nutně měl snadný začátek na takových světech. Kataklyzmické srážky S protoplanety jsou asteroidy a komety považovány za běžné během formace planety a po dalších desítkách až stovkách milionů let. Život, pokud by se někdy objevil na jednom z těchto světů, by stále musel toto bombardování snášet – nebo čekat na jeho konec.
Extrapolace z historie Země, ve které život mohl začít jen několik set milionů let do existence naší planety, se objeví přibližná kosmická chronologie: 100 milionů let pro první hvězdy, které se narodily, 10 milionů, aby tyto hvězdy žili, umírali a šířili těžší prvky, další 100 milionů pro druhou generaci nižších hvězd, aby se vytvořili a pro vytvoření skalních světů, aby dosáhli stabilních podmínek vhodných pro život. Tato časová linie znamená, že život mohl začít sotva 300 milionů let po Velkém třesku, možná ještě před vytvořením prvních rozpoznatelných galaxií.
Jeden enigma whalen stále zázraky je provenience vody v pozemských oceánech. „Někdo se mě zeptal, jestli je možné, že je tu dnes některá z této prvotní vody – a musíme říct: nemůžeme to vyloučit,“ říká. „Část vody na Zemi je starší než samotná sluneční soustava, ale nevíme přesně, jak stará je ta voda; Je možné, že některé z nich jsou prvotní. “
To je Něco k přemýšlení Až příště zvednete sklenici: Některé z těch žíznivých molekul ve vašem šálku se mohly vytvořit před více než 13 miliardami let v rozšiřující se rázové vlnu jedné z prvních hvězd vesmíru.
