观察遥远行星和星系的科学家正在寻找迹象表明可能有行星在恒星宜居带中运行。除了寻找这些行星之外，他们还在寻找迹象表明可能存在维持我们所知的生命所需的元素，例如水。天文学家使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列 (ALMA) 一直在研究一个在早期宇宙中形成的名为 SPT0311-58 的大质量星系。

在研究过程中，科学家们在银河系中发现了水和一氧化碳的迹象。SPT0311-58距离地球128.8亿光年。随着大量检测到水和一氧化碳，科学家们相信这一发现证实了分子宇宙在恒星中产生分子后不久就充满了这些元素。该研究代表了对早期宇宙中星系的分子气体含量进行的最详细的研究。

这一发现也代表了在恒星形成星系中对水的最远距离探测。SPT0311-58由2017年发现的两个星系组成，都属于再电离纪元。那个时代发生在宇宙只有 7.8 亿年的时候，大约是当前年龄的 5%。这是第一批恒星和星系诞生的时候。

有证据表明这两个星系目前正在合并，科学家认为它们正在迅速形成恒星，而恒星正在耗尽气体。他们还相信星系正在演化成巨大的椭圆星系，就像在本地宇宙中看到的那样。为了发现水和一氧化碳分子，研究人员利用 ALMA 并专注于两个星系中较大的一个。氧和碳是第一代元素，以一氧化碳和水的分子形式存在，是我们所知的生命所必需的。

较大的星系被描述为目前已知的最大红移，这是宇宙非常年轻的时期。有趣的是，它比早期宇宙中的大多数星系拥有更多的气体和尘埃，这为科学家提供了研究分子丰度并了解这些分子如何影响早期宇宙发展的机会。水是宇宙中仅次于氢分子和一氧化碳的第三大分子。

过去对本地和早期宇宙中星系的研究表明，水发射与尘埃的远红外发射之间存在相关性。这是因为尘埃吸收了星系内恒星产生的紫外线辐射，然后将吸收的紫外线辐射作为远红外线光子发射出去。这些光子会激发水分子，从而产生科学家观察到的水排放。

研究早期宇宙星系的能力很重要，因为它可以让科学家更多地了解宇宙是如何诞生、成长和演化的。来自早期宇宙的星系形成恒星的速度比银河系中恒星形成的速度快数千倍。科学家们远未完成对 SPT0311-58 和早期宇宙其他星系的研究。科学家们试图回答的一个关键问题是，早期宇宙中的星系是如何如此迅速地聚集如此多的尘埃和气体的。需要更多的研究来了解早期宇宙的结构形成和演化。

ALMA 是欧洲南半球天文研究组织 (ESO)、国家科学基金会 (NSF) 和国家自然科学研究所 (NINS) 合作运行的一个非常重要的工具。ALMA 也在智利共和国的合作下运作，由其成员国的 ESO 提供资金。