Hvordan der kom fosfor ind fra kulden

Fosfor, som er livsvigtig, men noget sjældent, kondenseret inde i asteroider i det ydre solsystem, før de bevæger sig tilbage mod solen, hvor noget af det endte på Jorden, ifølge ny forskning.

Fosfor er et af de seks hovedelementer, der udgør den menneskelige krop, og er en nødvendig byggesten for andre organismer. Imidlertid, i modsætning til brint, ilt, kulstof, nitrogen og calcium, fosfor er sjælden. Det er endnu mere sjældent i resten af ​​solsystemet.

Astrobiologer sporer fosfor, i håb om, at det fører dem til tegn på andet liv.

Mange meteoritter indeholder fosfor, og at vide, hvordan fosfor fordeles gennem solsystemet, kunne hjælpe forskerne med at bestemme, hvor meteoritterne kom fra, afhængig af mængden og typen af ​​fosfor de indeholder.

"Fosfor er et af nøgleelementerne i biologi, " siger Matthew Pasek, en astrobiolog og geokemiker ved University of South Florida.

I modsætning til de andre elementer, der er afgørende for livet, fosfor findes hovedsageligt i fast form, hvorimod brint, ilt og nitrogen findes ofte som en gas. "[At studere fosfor] holder os jordet i faktiske hårde stenprøver. I modsætning til de andre, der er ingen tydelig gasform, så skal komme fra stenkilder, " siger Pasek. "Vi håber at binde det til sidst til biologi og liv."

Hans seneste artikel i et videnskabeligt tidsskrift Icarus undersøger fordelingen af ​​gasformigt (eller "flygtigt") fosfor i det tidlige solsystem, og hvad det betyder for den nuværende fordeling af fosfor.

Ind fra kanten

Fosfor menes at dannes i hjertet af eksploderende stjerner eller supernovaer. I tilfældet med vores tidlige solsystem, alt tæt på solen blev fordampet, forklarer Pasek. Derefter, da elementerne bevægede sig væk fra solen, de blev koldere og begyndte at kondensere til faste stoffer.

Spørgsmålet bag avisen var, "Hvis fosfor ikke reagerer og danner et fast stof ved disse høje temperaturer, så kan det måske danne en anden type fast stof i de kolde områder, " siger Pasek.

Gassen phosphin (PH ₃ ) er den vigtigste flygtige fase af fosfor ved lave temperaturer. To forskellige grupper har foreslået, at phosphin kunne spille en aktiv rolle i iskemien på de ydre kanter af solsystemet.

Paseks papir har til formål at bestemme, hvor hurtigt fosfor ville reagere med faste stoffer - "meget hurtigt", Pasek spytter – og hvor lang tid det ville tage at køle af og blive tiltrukket tilbage mod varmere omgivelser. Ultimativt, Målet var at bestemme fordelingen af ​​flygtige former for fosfor, såsom fosfin, og hvordan de blev fordelt i hele solsystemet.

Ifølge en teoretisk model, som kombinerede termodynamik, hastigheder, hvormed fosfor reagerer med metaller, og gasdiffusionsmodeller, Paseks forskning fandt ud af, at det meste fosfor burde være i fast form overalt i solsystemet, ud til om Saturn. "Fosfor blev opbrugt som et flygtigt stof i hele det udviklende solsystem, og flygtige former for fosfor ville have været minimale, selv i de koldere områder af soltågen, " står der i avisen.

Meteoritter og fosfor

Fosfor bør også eksistere i en form kaldet schreibersite, som er et mineral indeholdende nikkel, jern og fosfor, han siger. "Vi finder det i meteoritter hele tiden, og i de mere kometiske former. Det betyder, at stort set alle de meteoritter, vi indsamler, som har en lille mængde fosfid, skal dannes i denne region... Denne undersøgelse antyder, at fosfor for livet kommer fra fast form, i stedet for fosfor fra is."

Mikhail Zolotov, en forskningsprofessor ved Arizona State University, der har specialiseret sig i flygtige grundstoffer på andre planeter, bemærker, at både mængden og arterne af fosfor kan påvirke den biologiske aktivitet.

Det var tydeligt fra tidligere undersøgelser af meteoritter, at fosfor hovedsageligt er til stede i mineraler frem for gasser. "Tidligere modeller for kondensering af varm sol-sammensætning gas indikerede dannelse af fosforholdige mineraler observeret i meteoritter, " siger Zolotov.

Mens han siger, at Paseks papir er et "anstændigt stykke arbejde", det er omstridt, at gas bevæger sig mod solen, som ikke var modelleret i avisen, kunne være hurtigere end diffusionen af ​​gas væk fra solen. "Tilgængelige meteoritdata indikerer ikke fosforudtømning væk fra solen ... [og denne hypotese] skal stadig bekræftes af data fra materialer fra det ydre solsystem såsom kometer, " han siger.

For Pasek, næste skridt i denne forskning er at eksperimentere med fosfin i laboratoriet, og flytte det ind i et mere praktisk område. "Vi vil tage metalstykker og udsætte dem for fosforholdig gas og se, hvor lang tid det tager at lave disse sten, " siger han. Han vil derefter føre disse data tilbage til sine modeller.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra NASAs Astrobiology Magazine. Udforsk Jorden og videre på www.astrobio.net.