Могла ли жидкая вода существовать в открытом космосе через 15 миллионов лет после Большого взрыва?

Примерно через 15 миллионов лет после Большого взрыва температура окружающей среды была около 24 ∘ С , что находится в диапазоне, где вода может быть жидкой. Могут ли тогда существовать жидкие капли воды?

PS: Я не говорю о воде на поверхности любой твердой планеты.

Найти достаточное количество кислорода для производства воды может быть проблематично...
Вероятно, в ранней Вселенной не было кислорода, пока не образовались звезды.
В статье BBN в Википедии есть ссылка на Стандартный нуклеосинтез Большого взрыва и первичные содержания CNO после Планка , в котором используется моделирование для расчета отношения BBN CNO/H (по числу) ≈ ( 5 − 30 ) × 10 − 15 , а возможно и выше 10 − 13 . Так что (вероятно) некоторое количество кислорода было до того, как появились звезды, но он был очень тонко распределен через преобладающие H и He.
Однако даже если вода и образовалась в ту эпоху, она была бы не в жидком виде: жидкости имеют свойство испаряться при низком давлении. См. en.wikipedia.org/wiki/Phase_diagram
Обратите внимание, что температура в этом контексте на самом деле не означает то же самое, что и температура, которую вы измеряете в духовке или в саду.
Война давления намного ниже тройной точки воды, поэтому очень мало воды, которая существовала, была либо паром, либо льдом (второе маловероятно, потому что ее было недостаточно для образования кристаллов из-за очень малого количества O2).
Очень маловероятно, но возможно , что существовали карманы более высокого давления либо из-за гравитационных флуктуаций, либо из-за каких-то других, возможно, неизвестных явлений. Конечно, не слишком (известно, что Вселенная в то время была «плоской»). Там, если еще и температура была правильной, может быть, какое-то небольшое количество жидкой воды могло существовать имхо. Но звезд еще не было, и, как ожидается, Вселенная в то время будет иметь примерно такое же давление и температуру, заполненную в основном Н, с небольшим количеством Не.
Я понял ваш вопрос в том смысле, что если бы капля воды существовала в космосе, как долго она существовала бы? Мне было бы интересно услышать мнения о том, как долго ядро ​​​​сферы воды диаметром, скажем, в 2 световых года будет оставаться пригодным для жизни (для инопланетян-рыб).
@MartinB Думая о массе водной сферы 2LY, я подозреваю, что ответ «недостаточно долго, чтобы они страдали». Ничто из того, что тяжело, не остается пригодным для жизни, жидкостью или водой очень долго.

Ответы (3)

Давайте интерпретируем ваш вопрос как вопрос о том, позволяют ли условия оставаться жидкими каплям воды, независимо от того, существовала ли вода до сих пор. И ответ — нет, потому что давление к тому времени было слишком низким. По сути, космос уже был вакуумом, но не таким твердым вакуумом, как межгалактическое пространство сейчас.

Заманчиво представить эпоху, когда Вселенная была одновременно достаточно плотной и достаточно прохладной для существования жидкой воды (и, следовательно, возможно, людей). Но увы это не так. Во время создания космического микроволнового фона, примерно через 370 тысяч лет после Большого взрыва, температура была около 3000 К, а давление было около 10 − 17 атмосферы (см. статью в Википедии « Хронология Вселенной» и выполните поиск «Рекомбинация»).

Это полезный ответ - при очень низких давлениях (ниже примерно 0,006 атмосферы) существуют только твердая и газообразная фазы воды. Так что даже в нашей Солнечной системе, например в пространстве между Землей и Венерой, равновесная температура находится между 0 и 100 С, но жидкая вода там не может существовать из-за низкого давления.
Ладно, значит, не через 15 миллионов лет после Большого взрыва. Существовало ли когда-нибудь ранее сочетание давления и температуры, позволявшее воде быть жидкой? Я думаю, что ответ был бы намного лучше, если бы вы тоже могли ответить!
@DanielDarabos Подразумевается, что ответ - нет ... если бы температура была 3000 К при 370 тыс. Лет при 10E-17 атмосфер, казалось бы, и температура, и давление могли только упасть с этой точки, давление уже слишком низкое, в то время как температура еще слишком высокая.
Потрясающее объяснение, спасибо!
Несколько буквальный взгляд на "Туманы времени" здесь!
Но не предполагает ли этот ответ, что в то время Вселенная была полностью однородной? Разве гравитационные эффекты не должны создавать карманы гораздо большей плотности?
Карманы, слишком маленькие, чтобы иметь значительную гравитацию, рассеются из-за внутреннего давления, а карманы со значительной гравитацией довольно быстро схлопнутся в звезды.
@MarkFoskey - я не понимаю ваш последний комментарий. Не было кислорода, и был предельный уровень однородности в 370 тысяч лет. Но мы отмахнулись от этих препятствий. Так почему бы нам не подождать, пока температура окружающей среды не станет благоприятной, и взять несколько зеттатонн жидкой воды (т. е. массы размером с Землю), в основном сжатой до объема размером с планету, окруженного неизбежной атмосферой водяного пара, и позволить ей висеть в воздухе? пространство, пока оно не замерзнет, ​​как остывает Вселенная?
Мое понимание идеи ОП заключалось в том, что, возможно, жидкая вода могла существовать в небольших количествах в космосе. На самом деле это был вопрос о свойствах температуры/давления космической среды. Безусловно, если вы возьмете современную Землю и отправитесь на ней во времени назад, в 15-миллионную эпоху, то вода должна существовать. Вы могли бы говорить о тепловом балансе с CMB при комнатной температуре; не уверен, что он должен быть ниже. Но мой ответ для маленьких свободно плавающих капелек воды. Может быть, я уточню это.

Как отмечали другие в комментариях, не было бы кислорода для образования воды. Вскоре после Большого взрыва протоны стали достаточно горячими или плотными, чтобы слиться в гелий и некоторое количество лития, но ничего более тяжелого. Более тяжелые элементы в конце концов растворились в первых звездах и частично рассеялись в космосе их ветрами и когда они взорвались как сверхновые, но первые звезды, вероятно, не сформировались в течение нескольких сотен миллионов лет после Большого взрыва.

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь со статьями Википедии о нуклеосинтезе Большого взрыва и хронологии Вселенной .

Согласно этой статье journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.75.087304 , при нуклеосинтезе Большого взрыва образовалось около 1 ядра кислорода на 4 x 10^19 протонов.
@DavePhD: в их препринте есть только < 2,7 × 10 − 20 из 16 О/Н (из таблицы I). Сместился ли их результат в 20 между 23 апреля 2007 г. (arXiv v2) и 23 апреля 2007 г. (Phys. Rev. D)?
@EricTowers нет, 1/(2,7 × 10^(-20)) = ~4 x 10^19 . Я просто сформулировал свое утверждение в терминах обратной величины и округлил до 1 цифры. В статье приведены 3 значения в таблице 1 (1,8, 2,7 и 2,7 × 10 ^ (-20)), как и в препринте.

Итак, Большой взрыв начался 13,7 миллиарда лет назад, и в течение следующих 380 000 лет Вселенная расширялась и охлаждалась, так что атомы могли начать формироваться позже. 13 685 000 000 лет назад ранняя Вселенная была слишком горячей и плотной для образования жидкой воды. Итак, ответ НЕТ , жидкая вода не могла образоваться примерно через 15 миллионов лет после Большого взрыва.

Надеясь, что это было полезно, я хотел бы сказать кое-что потом; Добро пожаловать на биржу стека астрономии, @Cerelic!

Я указал на тот факт, что вы новичок в Astronomy Stack Exchange, но не на других сайтах Stack Exchange. Не волнуйтесь, это случается со мной все время! Я новичок здесь , но не в физике, математике или академическом обмене стеками.
Могла ли жидкая вода существовать в открытом космосе через 15 миллионов лет после Большого взрыва?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v