الماء شكّل مكونا رئيسيا لنشأة المجرات الأولى

في اكتشاف علمي رائد، وجد علماء الفلك أدلة على أن الماء كان موجودا في الكون بعد 100 إلى 200 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم.

وتكشف دراسة جديدة نشرت يوم 3 مارس/آذار في مجلة “نيتشر أسترونومي” أن النجوم الأولى، المعروفة باسم نجوم الجيل الثالث، لعبت دورا رئيسيا في تكوين الماء من خلال انفجاراتها العنيفة.

يقول المؤلف الرئيسي للدراسة “دانيال والهان” -محاضر أول في علم الكونيات في معهد علم الكونيات والجاذبية في جامعة بورتسموث البريطانية- في تصريحات لـ”الجزيرة.نت”: “لطالما اعتقد العلماء أن الماء، وهو عنصر أساسي للحياة، تشكل في وقت متأخر من تاريخ الكون”.

ويضيف: “لكن هذه الدراسة الجديدة تتحدى هذا الافتراض، إذ تظهر أن جزيئات الماء يمكن أن تتكون في نوى سحابية جزيئية كثيفة، والتي تم إثراؤها ببقايا أولى السوبرنوفا. واحتوت هذه السحب على كميات عالية من الأكسجين والهيدروجين، ما أوجد ظروفا مناسبة لتشكل الماء حتى في البيئات القاسية للكون المبكر”.

وقد نشأ الكون قبل نحو 13.8 مليار سنة واحدة من نقطة واحدة، بحسب نظرية الانفجار العظيم، تلا ذلك وخلال عدة مئات من الملايين من السنوات نشوء النجوم الأولى، والتي سميت نجوم الجيل الأول، وقد احتوت هذه النجوم على نسبة من المعادن تكاد تكون صفرا، لكن حينما انفجرت هذه النجوم أطلقت كمية من المعادن التي دخلت في تركيب الجيل التالي من النجوم.

دور المستعرات النجمية في تكوين الماء

باستخدام عمليات محاكاة رقمية متقدمة، قام الباحثون بنمذجة انفجارات نوعين من المستعرات العظمى للجيل الثالث، أحدهما من نجم يعادل 13 ضعف كتلة الشمس، والآخر من نجم ضخم يعادل 200 ضعف كتلة الشمس.

ووجدت الدراسة أن هذه السوبرنوفا أثرت في السحب الغازية المحيطة بها بعناصر ثقيلة، بما في ذلك الأكسجين، الذي تفاعل مع الهيدروجين لتكوين الماء.

يوضح “والهان” في تصريحات لـ”الجزيرة.نت” أنه مع تمدد بقايا هذه النجوم الأولى وتبريدها، حدثت تفاعلات كيميائية أدت إلى تكوين بخار الماء. وعلى الرغم من أن الكميات الأولية من الماء كانت صغيرة نسبيا، فإن النوى الكثيفة لهذه السحب استمرت في إنتاج كميات كبيرة من الماء على مدى ملايين السنين.

ويقدر فريق البحث أن نسب كتلة الماء في هذه السحب القديمة وصلت إلى مستويات مماثلة لتلك الموجودة في درب التبانة اليوم، مما يجعل من المحتمل أن الماء كان عنصرًا أساسيًّا في المجرات الأولى.

“هذا الاكتشاف يعيد تشكيل فهمنا لكيفية تشكل الجزيئات الأساسية في الكون. فلطالما اعتقد أن الماء نشأ بشكل أساسي في أجيال لاحقة من النجوم، لكن هذه النتائج الجديدة تشير إلى أن الجيل الأول من السوبرنوفا أسهم بالفعل في توفير بيئات مناسبة لوجود الماء”، بحسب ما قال الباحث.

تداعيات مهمة على فهمنا للأرض

وفقا للدراسة، يشير وجود الماء في أقدم المجرات إلى أن ظروف الحياة ربما ظهرت في وقت أبكر مما كان يعتقد سابقا. ومع استمرار العلماء في استكشاف الكواكب التي تدور حول نجوم غير الشمس والمجرات البعيدة بحثا عن دلائل على القابلية للحياة، يوفر هذا الاكتشاف منظورا جديدا حول كيفية وزمن ظهور الماء -وربما البيئات الداعمة للحياة- لأول مرة في الكون.

ويقول والهان: “قد تتمكن التلسكوبات المستقبلية، من رصد إشارات لهذا الماء البدائي، مما يساعد علماء الفلك في تتبع التطور الكيميائي للكون من نشأته وحتى اليوم”.

ويضيف الباحث أن هذا الاكتشاف يفتح الباب أمام فرضية مثيرة: هل يمكن أن يكون بعض الماء الموجود في نظامنا الشمسي اليوم قد تشكل خلال الانفجارات الأولى للنجوم في الكون؟ فإذا كان الماء قد تكون مبكرا بهذا الشكل، فمن الممكن أن يكون قد انتقل عبر السحب الغازية والمذنبات التي أسهمت لاحقًا في تشكيل الكواكب، بما في ذلك الأرض.

بالإضافة إلى ذلك، تشير الدراسة إلى أن الكواكب الأولى التي تشكلت في الكون ربما احتوت على الماء في وقت أبكر مما كان يعتقد سابقا. وهذا يعني أن الظروف التي تسمح بالحياة قد تكون موجودة في أماكن غير متوقعة في الكون، حتى في الكواكب التي نشأت في مراحل مبكرة من تطور المجرات.

إلى جانب الماء، تؤدي السوبرنوفا دورا محوريا في تشكيل العناصر الكيميائية التي تعد ضرورية للحياة، مثل الكربون والنيتروجين والحديد. هذه العناصر تتوزع عبر الفضاء عندما تنفجر النجوم العملاقة، مما يخلق بيئات غنية بالعناصر التي يمكن أن تؤدي إلى نشوء الحياة في أنظمة نجمية جديدة.

وبذلك، يمكن القول إن الحياة، كما نعرفها، تعتمد بشكل كبير على عمليات فيزيائية وكيميائية حدثت في أعماق الفضاء منذ مليارات السنين.