Water, de sleutel tot leven, ontstond mogelijk al 100 miljoen jaar na de oerknal.
Dit is niet alleen veel eerder dan gedacht, het is ook heel goed nieuws voor onze zoektocht naar buitenaards leven.
Water is essentieel voor het leven zoals wij dat kennen. Zonder water zouden de biochemische processen die nodig zijn voor het leven simpelweg niet kunnen plaatsvinden. Het is eigenlijk de basis van alles wat leeft. Tot voor kort werd aangenomen dat het ontstaan van water in het universum wel een tijdje op zich liet wachten. Maar een nieuwe studie, gepubliceerd in Nature Astronomy, suggereert nu dat het eerste water wel eens veel ouder kan zijn dan we oorspronkelijk dachten.
Zoals gezegd is water onmisbaar voor het leven zoals we dat kennen. De bouwstenen ervan zijn echter op verschillende manieren ontstaan. “Water bestaat uit twee waterstofatomen en één zuurstofatoom”, legt onderzoeker Muhammad Latif uit. “Waterstof stamt uit de oerknal-nucleosynthese en is het meest voorkomende element, terwijl zuurstof ontstaat in de kernen van massieve sterren, zoals Populatie III-sterren (zie kader, red.).” Kortom, lichtere elementen zoals waterstof, helium en lithium werden tijdens de oerknal gevormd, maar zwaardere elementen zoals zuurstof komen voort uit nucleaire reacties in sterren of supernova’s. Het blijft dus een raadsel wanneer water precies begon te vormen in het universum.
Populatie III-sterren zijn de allereerste sterren die zich na de oerknal vormden. Deze sterren leefden heel kort – mogelijk enkele honderdduizenden jaren – maar zijn wel belangrijk geweest voor de ‘evolutie’ van het universum. Deze sterren zetten lichte elementen in korte tijd om in zwaardere elementen, zoals zuurstof, stikstof, koolstof en ijzer. Zonder deze elementen waren we er niet geweest, want ze zijn heel belangrijk voor het ontstaan van leven.
Om hier meer over te ontdekken, gebruikten Latif en zijn team computermodellen van twee supernova’s om de resultaten van deze explosies te bestuderen. “Heel concreet hebben we de explosies gemodelleerd van twee Populatie III-sterren: een kleine (13 keer de massa van de zon) en een grote (200 keer de massa van de zon)”, legt Latif uit. “De sterfgevallen van deze sterren resulteerden in respectievelijk 0,05 en 55 zonnemassa’s aan zuurstof voor de kleine en grote ster. Deze zuurstof mengde zich met waterstof en moleculair waterstof (H2) om water te vormen. Aan het einde van onze simulatie ontdekten we dat na de explosie van kleine sterren ongeveer een aardmassa aan water ontstond, terwijl na de explosie van grote sterren een Jupiter-massa aan water werd geproduceerd.”
De onderzoekers stellen dat dit bewijs levert dat water mogelijk al 100 tot 200 miljoen jaar na de oerknal voor het eerst is ontstaan. Dit gebeurde dus veel vroeger dan wetenschappers tot nu toe hadden aangenomen. “Eerder zijn er waterlijnen waargenomen (bij een roodverschuiving van 6,9 door ALMA) ongeveer een miljard jaar na de oerknal”, vertelt Latif. “Er waren ook studies die suggereerden dat water zou kunnen ontstaan in metaalarme sterrenstelsels, maar die gingen niet in op hoe vroeg dit zou kunnen gebeuren.
Deze ontdekking suggereert dat water mogelijk een essentieel element is geweest in de vorming van de eerste sterrenstelsels, iets wat tot nu toe vaak over het hoofd is gezien. “Onze bevindingen wijzen erop dat de vroegste sterrenstelsels rijk waren aan water”, merkt Latif op. “Al binnen 100-200 miljoen jaar na de oerknal konden ze de basisingrediënten voor leven (water en planeten) bevatten. Bovendien ontdekten we dat water zich ophoopt in dichte klonten, die potentieel plekken zijn voor planeetvorming. Dit heeft interessante gevolgen voor de vorming van waterrijke, bewoonbare werelden in de vroege kosmos.”
De bevindingen uit deze studie zijn dan ook goed nieuws voor onze voortdurende zoektocht naar buitenaards leven. “Deze ontdekking markeert op een bepaalde manier een omslag in hoe we buitenaards leven begrijpen”, stelt Latif. “Het suggereert dat water al 100-200 miljoen jaar na de oerknal aanwezig was. De dichte waterkernen die we vonden, zouden kunnen dienen als gastlocaties voor protoplanetaire schijven, die zelfs tot bewoonbare planeten kunnen leiden. Deze bevindingen geven nieuwe impulsen voor de voortzetting van de zoektocht naar buitenaards leven.”
De ontdekking dat water mogelijk al 100-200 miljoen jaar na de oerknal is ontstaan, biedt een spannend nieuw perspectief op de vroege geschiedenis van ons universum. De onderzoekers laten zien hoe water zich onder extreme omstandigheden kan vormen in de nasleep van supernova-explosies, wat de deur opent naar de mogelijkheid dat water een cruciaal onderdeel was van de geboorte van de eerste structuren in het universum. Deze bevindingen zijn dan ook bijzonder veelbelovend.
Water, de sleutel tot leven, ontstond mogelijk al 100 miljoen jaar na de oerknal.
Dit is niet alleen veel eerder dan gedacht, het is ook heel goed nieuws voor onze zoektocht naar buitenaards leven.
Water is essentieel voor het leven zoals wij dat kennen. Zonder water zouden de biochemische processen die nodig zijn voor het leven simpelweg niet kunnen plaatsvinden. Het is eigenlijk de basis van alles wat leeft. Tot voor kort werd aangenomen dat het ontstaan van water in het universum wel een tijdje op zich liet wachten. Maar een nieuwe studie, gepubliceerd in Nature Astronomy, suggereert nu dat het eerste water wel eens veel ouder kan zijn dan we oorspronkelijk dachten.
Zoals gezegd is water onmisbaar voor het leven zoals we dat kennen. De bouwstenen ervan zijn echter op verschillende manieren ontstaan. “Water bestaat uit twee waterstofatomen en één zuurstofatoom”, legt onderzoeker Muhammad Latif uit. “Waterstof stamt uit de oerknal-nucleosynthese en is het meest voorkomende element, terwijl zuurstof ontstaat in de kernen van massieve sterren, zoals Populatie III-sterren (zie kader, red.).” Kortom, lichtere elementen zoals waterstof, helium en lithium werden tijdens de oerknal gevormd, maar zwaardere elementen zoals zuurstof komen voort uit nucleaire reacties in sterren of supernova’s. Het blijft dus een raadsel wanneer water precies begon te vormen in het universum.
Populatie III-sterren zijn de allereerste sterren die zich na de oerknal vormden. Deze sterren leefden heel kort – mogelijk enkele honderdduizenden jaren – maar zijn wel belangrijk geweest voor de ‘evolutie’ van het universum. Deze sterren zetten lichte elementen in korte tijd om in zwaardere elementen, zoals zuurstof, stikstof, koolstof en ijzer. Zonder deze elementen waren we er niet geweest, want ze zijn heel belangrijk voor het ontstaan van leven.
Om hier meer over te ontdekken, gebruikten Latif en zijn team computermodellen van twee supernova’s om de resultaten van deze explosies te bestuderen. “Heel concreet hebben we de explosies gemodelleerd van twee Populatie III-sterren: een kleine (13 keer de massa van de zon) en een grote (200 keer de massa van de zon)”, legt Latif uit. “De sterfgevallen van deze sterren resulteerden in respectievelijk 0,05 en 55 zonnemassa’s aan zuurstof voor de kleine en grote ster. Deze zuurstof mengde zich met waterstof en moleculair waterstof (H2) om water te vormen. Aan het einde van onze simulatie ontdekten we dat na de explosie van kleine sterren ongeveer een aardmassa aan water ontstond, terwijl na de explosie van grote sterren een Jupiter-massa aan water werd geproduceerd.”
De onderzoekers stellen dat dit bewijs levert dat water mogelijk al 100 tot 200 miljoen jaar na de oerknal voor het eerst is ontstaan. Dit gebeurde dus veel vroeger dan wetenschappers tot nu toe hadden aangenomen. “Eerder zijn er waterlijnen waargenomen (bij een roodverschuiving van 6,9 door ALMA) ongeveer een miljard jaar na de oerknal”, vertelt Latif. “Er waren ook studies die suggereerden dat water zou kunnen ontstaan in metaalarme sterrenstelsels, maar die gingen niet in op hoe vroeg dit zou kunnen gebeuren.
Deze ontdekking suggereert dat water mogelijk een essentieel element is geweest in de vorming van de eerste sterrenstelsels, iets wat tot nu toe vaak over het hoofd is gezien. “Onze bevindingen wijzen erop dat de vroegste sterrenstelsels rijk waren aan water”, merkt Latif op. “Al binnen 100-200 miljoen jaar na de oerknal konden ze de basisingrediënten voor leven (water en planeten) bevatten. Bovendien ontdekten we dat water zich ophoopt in dichte klonten, die potentieel plekken zijn voor planeetvorming. Dit heeft interessante gevolgen voor de vorming van waterrijke, bewoonbare werelden in de vroege kosmos.”
De bevindingen uit deze studie zijn dan ook goed nieuws voor onze voortdurende zoektocht naar buitenaards leven. “Deze ontdekking markeert op een bepaalde manier een omslag in hoe we buitenaards leven begrijpen”, stelt Latif. “Het suggereert dat water al 100-200 miljoen jaar na de oerknal aanwezig was. De dichte waterkernen die we vonden, zouden kunnen dienen als gastlocaties voor protoplanetaire schijven, die zelfs tot bewoonbare planeten kunnen leiden. Deze bevindingen geven nieuwe impulsen voor de voortzetting van de zoektocht naar buitenaards leven.”
De ontdekking dat water mogelijk al 100-200 miljoen jaar na de oerknal is ontstaan, biedt een spannend nieuw perspectief op de vroege geschiedenis van ons universum. De onderzoekers laten zien hoe water zich onder extreme omstandigheden kan vormen in de nasleep van supernova-explosies, wat de deur opent naar de mogelijkheid dat water een cruciaal onderdeel was van de geboorte van de eerste structuren in het universum. Deze bevindingen zijn dan ook bijzonder veelbelovend.
English
Dutch