Astronomer afslører interstellar tråd af en af ​​livets byggesten

Fosfor, findes i vores DNA og cellemembraner, er et væsentligt element for livet, som vi kender det. Men hvordan den ankom til den tidlige Jord er noget af et mysterium. Astronomer har nu sporet fosfors rejse fra stjernedannende områder til kometer ved hjælp af de kombinerede kræfter fra ALMA og Den Europæiske Rumorganisations sonde Rosetta. Deres forskning viser, for første gang, hvor der dannes molekyler indeholdende fosfor, hvordan dette element bæres i kometer, og hvordan et bestemt molekyle kan have spillet en afgørende rolle for at starte liv på vores planet.

"Livet dukkede op på Jorden for omkring 4 milliarder år siden, men vi kender stadig ikke de processer, der gjorde det muligt, " siger Víctor Rivilla, hovedforfatteren til en ny undersøgelse offentliggjort i dag i tidsskriftet Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society . De nye resultater fra Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), hvor European Southern Observatory (ESO) er partner, og fra ROSINA-instrumentet ombord på Rosetta, vise, at fosformonoxid er en nøglebrik i livets oprindelsespuslespil.

Med kraften fra ALMA, som tillod et detaljeret kig ind i den stjernedannende region AFGL 5142, astronomer kunne lokalisere, hvor fosforholdige molekyler, som fosformonoxid, form. Nye stjerner og planetsystemer opstår i skylignende områder af gas og støv mellem stjerner, gør disse interstellare skyer til det ideelle sted at starte søgen efter livets byggesten.

ALMA-observationerne viste, at fosfor-bærende molekyler skabes, når massive stjerner dannes. Gasstrømme fra unge massive stjerner åbner hulrum i interstellare skyer. Molekyler indeholdende fosfor dannes på hulrummets vægge, gennem den kombinerede virkning af stød og stråling fra spædbarnsstjernen. Astronomerne har også vist, at fosformonoxid er det fosforholdige molekyle, der er mest udbredt i hulrummets vægge.

Efter at have søgt efter dette molekyle i stjernedannende områder med ALMA, det europæiske hold gik videre til et solsystemobjekt:den nu berømte komet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Tanken var at følge sporet af disse fosforholdige forbindelser. Hvis hulrumsvæggene kollapser og danner en stjerne, især en mindre massiv som Solen, fosformonoxid kan fryse ud og blive fanget i de iskolde støvkorn, der bliver tilbage omkring den nye stjerne. Selv før stjernen er fuldt dannet, disse støvkorn samles og danner småsten, klipper og i sidste ende kometer, som bliver transportører af fosformonoxid.

ROSINA, som står for Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis, indsamlede data fra 67P i to år, da Rosetta kredsede om kometen. Astronomer havde fundet antydninger af fosfor i ROSINA-dataene før, men de vidste ikke, hvilket molekyle der havde ført det dertil. Kathrin Altwegg, hovedefterforskeren for Rosina og en forfatter i den nye undersøgelse, fik et fingerpeg om, hvad dette molekyle kunne være efter at være blevet kontaktet på en konference af en astronom, der studerede stjernedannende områder med ALMA:"Hun sagde, at fosformonoxid ville være en meget sandsynlig kandidat, så jeg gik tilbage til vores data, og der var det!"

Denne første observation af fosformonoxid på en komet hjælper astronomer med at tegne en forbindelse mellem stjernedannende områder, hvor molekylet dannes, hele vejen til Jorden.

"Kombinationen af ​​ALMA- og ROSINA-dataene har afsløret en slags kemisk tråd under hele processen med stjernedannelse, hvor phosphormonoxid spiller den dominerende rolle, " siger Rivilla, der er forsker ved Arcetri Astrophysical Observatory ved INAF, Italiens Nationale Institut for Astrofysik.

"Fosfor er afgørende for livet, som vi kender det, " tilføjer Altwegg. "Da kometer højst sandsynligt leverede store mængder organiske forbindelser til Jorden, fosformonoxid fundet i kometen 67P kan styrke forbindelsen mellem kometer og liv på Jorden."

Denne spændende rejse kunne dokumenteres på grund af samarbejdet mellem astronomer. "Detekteringen af ​​fosformonoxid var tydeligvis takket være en tværfaglig udveksling mellem teleskoper på Jorden og instrumenter i rummet, " siger Altwegg.

Leonardo Testi, ESO-astronom og ALMA European Operations Manager, konkluderer:"For at forstå vores kosmiske oprindelse, herunder hvor almindelige de kemiske forhold, der er gunstige for livets fremkomst, er, er et hovedemne i moderne astrofysik. Mens ESO og ALMA fokuserer på observationer af molekyler i fjerne unge planetsystemer, den direkte udforskning af kemikaliebeholdningen i vores solsystem er muliggjort af ESA-missioner, ligesom Rosetta. Synergien mellem verdens førende jordbaserede og rumbaserede faciliteter, gennem samarbejdet mellem ESO og ESA, er et stærkt aktiv for europæiske forskere og muliggør transformationsopdagelser som den, der er rapporteret i dette papir."

Denne undersøgelse blev præsenteret i et papir, der skal vises i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .