Nước là cốt lõi của sự sống. Mọi sinh vật sống trên Trái Đất đều chứa nước trong mình. Trái Đất tràn đầy sự sống bởi vì nó tràn đầy nước. Mối liên hệ cơ bản giữa nước và sự sống một phần là nhờ vào các tính chất đặc biệt của nước, nhưng một phần khác là vì nước là một trong những phân tử phổ biến nhất trong vũ trụ.
Với mỗi phân tử được tạo thành từ một nguyên tử oxy và hai nguyên tử hydro, cấu trúc của nước đơn giản nhưng mạnh mẽ. Hydro là nguyên tố đơn giản nhất, ra đời ngay sau Big Bang và cũng là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ. Oxy được tạo ra trong lõi của các ngôi sao lớn, cùng với carbon và nitơ, thông qua chu trình hợp hạch CNO.
Do nguồn gốc của mình, chúng ta thường nghĩ rằng oxy (và tương ứng là nước) trở nên phong phú hơn theo thời gian. Từ những ngôi sao đầu tiên đến hiện tại, mỗi thế hệ sao đều giải phóng oxy vào không gian trong những khoảnh khắc cuối cùng của chúng. Vì vậy, trong khi nước rất hiếm trong vũ trụ sơ khai, thì giờ đây nó tương đối phổ biến. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới đây lại cho thấy điều này không hoàn toàn đúng.
Các nhà thiên văn học phân loại các ngôi sao thành các quần thể dựa trên tuổi và hàm lượng kim loại của chúng, trong đó “kim loại” được hiểu là bất kỳ nguyên tố nào ngoài hydro và heli. Những ngôi sao trẻ nhất và giàu kim loại nhất, chẳng hạn như Mặt Trời, được gọi là Quần thể I (Population I). Những sao già hơn, ít kim loại hơn, thuộc Quần thể II (Population II). Những sao cổ nhất, là những sao đầu tiên xuất hiện trong vũ trụ, được gọi là Quần thể III (Population III).
Mặc dù chúng ta chưa quan sát trực tiếp được các ngôi sao thuộc Quần thể III, nhưng chúng có thể là những sao khổng lồ được tạo thành hoàn toàn từ hydro và heli. Những "hạt mầm" đầu tiên của mọi thứ chúng ta thấy xung quanh mình ngày nay, từ đại dương đến cây cối hay những người bạn yêu thương, đã hình thành trong những ngôi sao đầu tiên này. Một nghiên cứu mới được đăng trên máy chủ đợi in arXiv cho rằng cácsao Quần thể III cũng đã làm ngập vũ trụ với nước.
Trong nghiên cứu của mình, nhóm tác giả đã mô phỏng vụ nổ của các sao sơ khai nhỏ (khối lượng 13 lần khối lượng Mặt Trời) và các sao lớn (khối lượng 200 lần khối lượng Mặt Trời). Cácsao lớn này có thể là những ngôi sao đầu tiên được hình thành từ các đám mây nguyên thủy, trong khi những sao nhỏ hơn có thể là những sao đầu tiên được hình thành trong các "vườn ươm sao" sơ khai. Chúng không hoàn toàn thuộc Quần thể III nhưng có hàm lượng kim loại rất thấp. Khi những sao nhỏ này chết đi, chúng phát nổ dưới dạng các supernova. Nhưng khi những sao lớn chết, chúng phát nổ dưới dạng các supernova bất ổn định cặp.
Dựa trên các mô phỏng, những ngôi sao này đã làm giàu đáng kể môi trường quanh chúng với nước. Các đám mây phân tử hình thành từ tàn dư của những sao này chứa lượng nước gấp 10 đến 30 lần so với các đám mây phân tử khuếch tán trong thiên hà Milky Way ngày nay. Dựa trên điều này, nhóm nghiên cứu cho rằng khoảng 100 đến 200 triệu năm sau Big Bang, đã có đủ nước và các nguyên tố khác trong các đám mây phân tử để sự sống có thể hình thành.
Liệu sự sống có thực sự xuất hiện trong vũ trụ sớm đến vậy hay không vẫn là một câu hỏi chưa có lời giải đáp. Ngoài ra, cũng cần xét đến việc mặc dù nước đã hình thành sớm, các quá trình ion hóa và các hiện tượng vật lý thiên văn khác có thể đã phá vỡ nhiều phân tử này. Nước có thể đã dồi dào vào thời kỳ đầu, nhưng vũ trụ sau đó có thể đã trải qua một "thời kỳ khô hạn" trước khi các sao Quần thể II và Quần thể I tạo ra lượng nước như chúng ta thấy ngày nay. Tuy nhiên, cũng có khả năng rằng phần lớn lượng nước xung quanh chúng ta ngày nay bắt nguồn từ những ngôi sao đầu tiên.
Bryan
Theo Phys.org