Des recherches récentes révèlent que les étoiles de première génération pourraient avoir généré de l’eau peu après le Big Bang. Des simulations montrent que, suite à leurs explosions, des conditions favorables à la formation d’eau se seraient établies bien plus tôt que prévu. Bien que la quantité d’eau produite soit significative, elle soulève des questions sur l’émergence de la vie, car d’autres éléments sont nécessaires pour créer les molécules vitales.
Les Étoiles de Première Génération et la Formation de l’Eau
La première génération d’étoiles dans notre univers aurait pu engendrer d’importantes quantités d’eau lors de leur extinction, seulement 100 à 200 millions d’années après le Big Bang. Des preuves de la présence d’eau ont été détectées environ 780 millions d’années après cet événement majeur. Toutefois, des simulations récentes révèlent que cette condition essentielle à la vie pourrait avoir existé bien plus tôt que les astronomes ne l’avaient initialement supposé, selon les chercheurs ayant publié leurs trouvailles dans *Nature Astronomy* le 3 mars.
« La surprise était que les éléments nécessaires à la vie étaient déjà présents dans les noyaux de nuages denses formés après la mort des étoiles si tôt après le Big Bang », déclare l’astrophysicien Daniel Whalen de l’Université de Portsmouth en Angleterre.
Les Simulations Informatiques et la Découverte d’Eau Primitive
À l’aube de l’univers, il y a environ 13,8 milliards d’années, celui-ci était principalement constitué d’hydrogène, d’hélium et d’une petite quantité de lithium. La création des éléments plus lourds a été le fruit des étoiles. Des éléments intermédiaires, tels que le carbone et l’oxygène, se forment à l’intérieur des étoiles au fur et à mesure de leur évolution, tandis que d’autres sont générés lors de leur explosion en supernovas ou de la fusion d’étoiles à neutrons. Pour que des molécules complexes, comme l’eau, se forment en quantité significative, il faut des conditions relativement denses et fraîches, idéalement en dessous de quelques milliers de degrés Celsius.
« L’eau est une molécule assez fragile », souligne l’astronome Volker Bromm de l’Université du Texas à Austin, qui n’a pas participé à cette recherche. « Il est donc essentiel de se demander si des conditions favorables à sa formation existaient très tôt dans l’univers. »
Pour explorer la possibilité d’une présence d’eau dans l’univers primitif, Whalen et son équipe ont réalisé des simulations des vies et des morts de deux étoiles de première génération. Ils ont modelé une étoile avec une masse 13 fois supérieure à celle du Soleil et une autre avec 200 fois sa masse. À la fin de leur courte existence, ces géantes ont explosé en supernovas, projetant une pluie d’éléments, dont l’oxygène et l’hydrogène.
Les simulations ont révélé qu’au fur et à mesure que la matière éjectée des supernovas se dilatait et se refroidissait, l’oxygène réagissait avec l’hydrogène pour former de la vapeur d’eau au sein des halos de débris en expansion. Ce processus chimique se produisait lentement en raison de la faible densité des atomes dans les régions extérieures des explosions, rendant improbable la rencontre et l’union rapide des éléments.
Cependant, après quelques millions d’années, ou des dizaines de millions d’années pour l’étoile de masse plus faible, les noyaux de poussière des restes de supernova avaient suffisamment refroidi pour permettre la formation d’eau. Cette accumulation d’eau s’est alors intensifiée, car les conditions étaient favorables à la rencontre des atomes.
« La concentration d’eau dans des structures denses représente un véritable changement de paradigme », affirme Whalen. « Bien que la masse totale d’eau produite ne soit pas énorme, elle devient très concentrée dans ces noyaux denses, qui sont les endroits les plus intéressants pour la formation de nouvelles étoiles et planètes. »
À l’issue des simulations, la supernova de masse inférieure a engendré une quantité d’eau équivalente à un tiers de la masse de la Terre, tandis que la plus massive a produit suffisamment d’eau pour égaler 330 Terres. En théorie, si une planète devait se former dans un noyau laissé par cette supernova géante, elle pourrait devenir un monde aquatique semblable au nôtre.
« Cela suggère que l’univers aurait pu être habitable bien plus tôt qu’on ne le pensait », conclut Bromm. Néanmoins, il prévient que la présence d’eau seule ne suffit pas à garantir l’émergence de la vie. « La question demeure : jusqu’à quel point tôt peut-on combiner le carbone avec l’hydrogène pour obtenir les molécules de la vie ? »