宇宙大爆炸后最初的十亿年可能已经存在大量水

宇宙大爆炸后的神秘十亿年：水的宇宙之旅

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在遥远的宇宙早期，加利福尼亚星云以其独特的魅力吸引着我们的目光。这是一片典型的分子云，位于英仙座，似乎蕴藏着宇宙早期的秘密。近日，哈佛-史密松天体物理中心的研究团队对宇宙早期的分子云进行了深入研究。

Avi Loeb，这位哈佛-史密松天体物理中心的天文学家表示：“我们研究了宇宙早期分子云的化学成分，发现氧元素的含量仅为太阳的千分之一。令人惊讶的是，在这些早期分子云中观察到的水蒸气含量与我们的银河系相当。”这是一个令人振奋的发现，因为它为我们揭示了宇宙早期的奥秘。

宇宙大爆炸后多久产生了水？并不是马上。产生水分子需要氧元素，而氧元素是在恒星诞生后才产生的。氢和氦之后，大量的氧散布到宇宙中，与氢结合产生了水。尽管宇宙初期的元素构成相对简单，但新的理论研究显示，在宇宙大爆炸后的最初十亿年，宇宙中许多地方已经出现了大量的水。

宇宙初期缺乏重量大于氢和氦的元素。据推测，宇宙初期产生的第一批恒星数量庞大且寿命短暂。这些恒星产生了像氧这样的重元素，并通过星际风和超新星爆炸将这些元素散布到宇宙空间。这导致了富含重元素的气体“岛屿”的形成。即使在这些“岛屿”中，氧元素的含量仍然远远低于今天银河系的氧含量。即使在这样的环境中，水的产生仍然是一个可能的过程。哈佛-史密松天体物理中心的研究小组发现，在大约27摄氏度的环境下（约对应300开尔文），即使在原材料并不充分的情况下，仍然可以产生大量的气态水。这一发现为我们揭示了宇宙早期的化学反应过程。特拉维夫大学博士生Shmuel Bialy是该研究的第一作者之一，他表示：“环境温度之所以大约为27摄氏度，是因为当时的气体不能够有效冷却。”另一名作者Amiel Sternberg补充道，当时的宇宙背景辐射温度比今天更高，气体密度也更高一些。他们还发现，水的合成反应和分解反应的平衡状态与在本星系群非常相似。这一发现为我们理解宇宙早期的水分子演化提供了重要线索。该研究小组的计算主要集中在气态水的可能含量上，尚未说明固态冰的含量以及不同形态的分布比例。这些仍然是未来研究的重要课题。未来的研究将有望揭示更多关于宇宙早期水的奥秘以及它在恒星和行星形成过程中的作用。