Изучая древние молекулярные облака в нашей галактике, астрономы выявили, что водохранилища Вселенной, вероятно, появились раньше, чем полагали, — всего миллиард лет спустя после Большого Взрыва. Проблема, которая связана с образованием воды, молекула которой состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, заключается в том, что любой элемент тяжелее гелия должен был образоваться в ядрах звезд, а не в процессе самого Большого Взрыва.

Первым звездам потребовалось некоторое время для того, чтобы образоваться, созреть и умереть, поэтому тяжелые элементы вроде кислорода должны были выйти из печей звездных ветров и сверхновых значительно позже. Принимая во внимание эту задержку, а также время, которое было необходимо атомам кислорода, чтобы распространиться по космосу и связаться с водородом, долгое время астрономы считали, что H2O появилась довольно поздно по меркам Вселенной.

Однако последнее исследование, опубликованное в Astrophysical Journal Letters, показывает, что все могло быть не так. На самом деле уже спустя миллиард лет после рождения Вселенной воды было полным-полно.

«Мы взглянули на химию в юных молекулярных облаках, содержащих в тысячу раз меньше кислорода, чем наше Солнце. К нашему удивлению, мы обнаружили, что можем получить столько же водяного пара, сколько есть в нашей собственной галактике», — говорит Ави Лоеб, астрофизик из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Массачусетсе.

Первые звезды появились примерно через 100 миллионов лет после Большого Взрыва, они были массивными и нестабильными, поэтому их водородное топливо быстро прогорело, превратив звезды в сверхновые. Эти звездные взрывы и породили тяжелые элементы во Вселенной. Появились карманы газа, богатые тяжелыми элементами — но «тяжелыми» с точки зрения материи; по сравнению с содержанием кислорода в нашей современной галактике, первые газовые облака были бедны кислородом.

Несмотря на низкий уровень кислорода, среда в то время была идеальной, чтобы «стряпать» молекулы воды. Температура в 27 градусов по Цельсию идеально подходила для совмещения доступного кислорода с атомами водорода, водившимися в изобилии.

«Такая температура более вероятна, потому что Вселенная тогда была теплее, чем сейчас, а газ не мог эффективно остывать, — говорит ученый Шмуэль Баэли из Университета Тель-Авива». «Свечение микроволнового космического фона было горячее, а плотности газа — выше», — добавляет Амиэль Штернберг, соавтор из Тель-Авивского университета.

Однако, также в течение этого бурного времени в истории нашей Вселенной, изобилие юных звезд накачивало мощную ультрафиолетовую радиацию, которая должна была разрывать эти новообразованные молекулы воды. Тем не менее спустя миллионы лет производства воды разрушительное влияние ультрафиолетового света постепенно сошло на нет, а производство воды, соответственно, ускорилось.

Работа сосредоточена по большей части на образовании воды в газообразном состоянии и не принимает во внимание водяной лед, который в настоящее время преобладает в нашей галактике.

Исследование интересно и тем, что обращает внимание на то, что даже в первый миллиард лет наша Вселенная была, возможно, богата водой и не очень — кислородом. Однако это подготовило почву для более поздних эпох, когда вокруг звезд начали формироваться планеты уже с водой. Сейчас мы живем во Вселенной, в которой, как ни странно, вода является ключевым компонентом для жизни, какой мы ее знаем. Или же это странно?