Spazio
L’acqua è una parte essenziale della vita sulla Terra, e possibilmente altrove – e ora sappiamo che potrebbe essersi formata non molto tempo dopo l’inizio dell’universo.
L’acqua è nata come risultato dell’esplosione delle stelle.
Le prime molecole d’acqua potrebbero essersi formate solo 100 milioni a 200 milioni di anni dopo il big bang – prima ancora delle prime galassie – avviando un processo che ha portato alla vita sulla Terra… e possibilmente altrove.
Poco dopo il big bang, la maggior parte della materia nell’universo era costituita da idrogeno ed elio, con solo tracce di altri elementi più leggeri, come il litio. Gli elementi più pesanti come l’ossigeno non esistevano ancora, rendendo impossibile la formazione dell’acqua.
Quegli elementi iniziali si unirono nelle prime stelle, che poi produssero elementi più pesanti attraverso la fusione nucleare, inclusi, in modo cruciale, l’ossigeno. Quando queste stelle raggiunsero la fine della loro vita, esplosero come supernovae, rilasciando questi elementi più pesanti e permettendo all’ossigeno di mescolarsi e combinarsi con l’idrogeno preesistente per creare H2O – acqua.
Ricerche precedenti hanno dimostrato che anche le quantità relativamente basse di ossigeno prodotte nelle prime stelle avrebbero potuto creare molecole d’acqua, ma fino ad ora nessuno aveva simulato esattamente cosa sarebbe successo quando una stella primordiale esplodeva come supernova e come gli elementi rilasciati si sarebbero mescolati con l’ambiente cosmologico in cui la stella si era formata.
Per indagare su questo, Whalen e il suo team hanno utilizzato modelli computerizzati per simulare la nascita e la morte delle prime stelle in un contesto realistico. Si pensa che queste prime stelle variassero da 13 volte la massa del sole a 200 volte la massa, quindi i ricercatori hanno modellato entrambi gli estremi.
Come ci si potrebbe aspettare, le stelle più grandi espellevano più ossigeno e quindi producevano più acqua, sotto forma di nuvole di vapore della massa di Giove, mentre le stelle più piccole producevano una massa d’acqua pari a quella della Terra.
A seconda della massa della stella, i ricercatori hanno scoperto che l’acqua impiegava tra 3 milioni e 90 milioni di anni a formarsi dopo le esplosioni delle supernovae, il che significa che le prime molecole d’acqua si formarono 100 milioni a 200 milioni di anni dopo il big bang.
Importante, tuttavia, il team ha scoperto che quest’acqua non si diffondeva semplicemente in tutto il cosmo. Invece, la gravità causava l’aggregazione di essa e di altri elementi pesanti prodotti dalle prime stelle. Ciò significava che questi agglomerati erano i terreni di coltura per la seconda generazione di stelle e forse i primi pianeti.
Questa idea che l’acqua si sia formata anche prima delle galassie sostanzialmente ribalta decenni di pensiero su quando la vita potrebbe essere emersa per la prima volta nell’universo.
I ricercatori ora pianificano di simulare se il vapore acqueo potrebbe sopravvivere alla distruzione e alla radiazione intensa della formazione delle prime galassie, il che significa che quelle prime molecole potrebbero esistere ancora – potenzialmente anche sulla Terra – oggi.
La chimica della vita come la conosciamo richiede acqua liquida, e questo si può ottenere solo su un pianeta o un oggetto che ha una superficie con un’atmosfera. Molto tempo sarebbe passato prima che questo primo vapore si condensasse in acqua liquida, ma cercare stelle di seconda generazione – e i loro pianeti – utilizzando strumenti come il James Webb Space Telescope ci aiuterà a comprendere meglio questo processo e se questi pianeti potrebbero essere stati abitabili milioni di anni dopo il big bang.