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模型揭秘宇宙“第一滴水”形成时间

2025-03-04 20:50 科技日报

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密集云核中的水质量分数。图片来源:英国《自然·天文学》

科技日报北京3月3日电 (记者张梦然)英国《自然·天文学》杂志3日发表的一项研究中,科学家揭秘了宇宙中“第一滴水”的形成时间。建模显示,水可能最早形成于宇宙大爆炸后的1亿至2亿年间。这意味着,水在宇宙中的形成时间早于此前估计,而且可能是第一代星系的关键成分。

众所周知,水对生命至关重要。水的成分——氢和氧,是以不同方式形成的,其中较轻的化学元素(如氢、氦和锂)形成于宇宙大爆炸期间,但更重的元素(如氧)则是恒星内部核反应或超新星爆炸的产物。截至目前,科学家仍不清楚水在宇宙中的确切形成时间。

此次,英国朴次茅斯大学研究人员利用两个超新星的计算机模型——一个模拟了13倍太阳质量的恒星,另一个模拟了200倍太阳质量的恒星,来分析这些爆炸的产物。研究人员发现,由于达到了极高的温度和密度,第一个和第二个模拟中分别产生了0.051倍和55倍太阳质量的氧。

研究人员表示,这种气体氧发生冷却并与超新星在周围留下的氢混合,伴随着这一过程,水在遗留的致密物质团块中形成了。这些团块可能是第二代恒星和行星的形成位置。在第一个模拟中,研究人员发现在超新星事件后的3000万年到9000万年,水的质量达到了大约1个太阳质量的1亿到100万分之一。在第二个模拟中,水的质量在300万年后达到了约0.001个太阳质量。

研究人员补充解释称,如果水能在第一代星系具备毁灭性的形成过程中“幸存”下来,那么水就可能在数十亿年前就参与了行星的形成。

古希腊第一位哲学家泰勒斯就有“世界始于水”的洞见。新发现颠覆了传统认知:水不仅是生命必需品,还可能参与塑造了第一代星系和行星系统。原始星辰的一次次爆炸,犹如炼金炉,将氧和氢揉成一团,凝结成晶莹的水珠,化作雨露滋润大地。人类对水的好奇和崇敬刻入各大文明的基因。科学研究让我们确信,流转在我们血管中的水分子,或许与130亿年前某次壮丽爆炸的灰烬同源。生命的密码早已编织进星辰的碎片,我们是永恒之海中的一滴涟漪。

编辑:余凤

责任编辑:陈翠

编审:吴山冠

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