Wasser – das lebenswichtige Molekül, das als Grundvoraussetzung für Leben gilt – gab es schon sehr früh in der Geschichte des Universums. Das zeigt eine heute in Nature Astronomy veröffentlichte Studie.
Zum ersten Mal haben Forscher modelliert, wie Wasser im frühen Universum entstand. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass lebensfreundliche Welten viel früher entstanden sein könnten als bisher angenommen – möglicherweise sogar Milliarden Jahre eher als gedacht.
Wie das erste Wasser im Universum entstand
Laut den Simulationen der Wissenschaftler begannen sich Wassermoleküle nach den ersten Supernovae zu bilden – den spektakulären Explosionen sterbender Sterne. Diese Supernovae waren entscheidend für die Entstehung der ersten schweren Elemente, darunter auch Sauerstoff, der (wenig überraschend) das „O“ in H₂O ist.
„Vor den ersten explodierenden Sternen gab es kein Wasser im Universum, weil es keinen Sauerstoff gab“, erklärte Daniel Whalen, Kosmologe an der University of Portsmouth und Hauptautor der Studie, in einer Pressemitteilung der Universität. „Nach dem Urknall existierten nur sehr einfache Atomkerne: Wasserstoff, Helium, Lithium sowie Spuren von Barium und Bor.“
„Der Sauerstoff, der in den Kernen dieser Supernovae geschmiedet wurde, verband sich mit Wasserstoff und bildete Wasser – ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur Entstehung der für das Leben notwendigen Elemente“, fügte Whalen hinzu.
Zwei Supernova-Typen als Wasserlieferanten
In ihrer Untersuchung konzentrierten sich die Forscher auf zwei Arten von Supernovae: Kernkollaps-Supernovae und sogenannte Population-III-Supernovae (Pop III). Während Kernkollaps-Supernovae nur bescheidene Mengen schwerer Elemente freisetzen, schleudern Pop-III-Supernovae mehr als das Zehnfache der Sonnenmasse an Metallen ins All. Beide Ereignisse führten zur Bildung von wasserreichen Gaswolken, die durch das Universum trieben.
„Die hauptsächlichen Entstehungsorte von Wasser in diesen Supernova-Relikten sind dichte molekulare Wolkenkerne. Einige von ihnen waren bereits mit ursprünglichem Wasser angereichert, in Konzentrationen, die nur um einen Faktor von wenigen unter denen unseres Sonnensystems lagen“, erklärten die Forscher in einer Vorveröffentlichung der Studie auf arXiv.
Diese dichten, staubhaltigen Kerne sind auch heiße Kandidaten für die Entstehung von protoplanetaren Scheiben – den Ursprünge von Planetensystemen.
Was das für das Leben im Universum bedeutet
Neben der Erkenntnis, dass eine essenzielle Voraussetzung für Leben bereits 100 bis 200 Millionen Jahre nach dem Urknall vorhanden war, legen die Simulationen nahe, dass Wasser eine zentrale Rolle in der Entstehung der ersten Galaxien spielte.
Anders gesagt: Eine der wichtigsten Bedingungen für Leben existierte viel früher, als bisher angenommen. Das wirft die Frage auf, ob das frühe Universum vielleicht ein erstaunlich „lebendiger“ Ort war.
Um diese Theorie weiter zu erforschen, sind leistungsfähige Teleskope erforderlich, die extrem schwaches und weit entferntes Licht erfassen können – also Licht aus den frühesten Zeiten des Universums.
Das James-Webb-Teleskop hilft, die Geschichte des Universums zu entschlüsseln
Observatorien wie das James-Webb-Weltraumteleskop sind für diese Forschung entscheidend. Jedes Bild, das Webb aufnimmt, hilft Astronomen, die Schichten des Universums weiter freizulegen und seine Geschichte zu enträtseln – von der Entstehung der ersten Galaxien bis zur chemischen Zusammensetzung dieser Strukturen.
Zwar haben wir noch kein Leben außerhalb der Erde entdeckt, doch Studien wie diese bringen Wissenschaftler einen Schritt näher an das Verständnis, wie Leben im Universum entstehen konnte.
