Астрономы раскрывают межзвездное происхождение одного из строительных блоков жизни

Астрономы проследили путь фосфора из звездообразующих областей к кометам, используя объединенные силы ALMA и зонда Rosetta Европейского космического агентства. Их исследования впервые показывают, где образуются молекулы, содержащие фосфор, как этот элемент переносится в кометах и ??как определенная молекула могла сыграть решающую роль в начале жизни на нашей планете.

«Жизнь появилась на Земле около 4 миллиардов лет назад, но мы до сих пор не знаем, какие процессы сделали это возможным», - говорит Виктор Ривилла, ведущий автор нового исследования, опубликованного сегодня в журнале «Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества». Новые результаты, полученные с помощью системы Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) и инструмента ROSINA на борту Rosetta показывают, что монооксид фосфора является ключевым элементом в загадке происхождения жизни.

С возможностями ALMA, которые позволили детально изучить звездообразующую область AFGL 5142, астрономы смогли точно определить, где образуются фосфорсодержащие молекулы - монооксид фосфора. Новые звезды и планетные системы возникают в облакообразных областях газа и пыли между звездами, что делает эти межзвездные облака идеальными местами для начала поиска строительных блоков жизни.

Наблюдения ALMA показали, что фосфорсодержащие молекулы создаются по мере образования массивных звезд. Потоки газа от молодых массивных звезд открывают полости в межзвездных облаках. Молекулы, содержащие фосфор, образуются на стенках полости благодаря совместному действию ударов и излучения от зарождающейся звезды. Астрономы также показали, что оксид фосфора является наиболее распространенной фосфорсодержащей молекулой в стенках полости.

После поиска этой молекулы в областях звездообразования с помощью ALMA, европейская команда перешла к комете 67P/Чурюмова-Герасименко. Идея состояла в том, чтобы проследить след этих фосфорсодержащих соединений. Если стенки полости разрушаются, образуя звезду, особенно менее массивную, такую ??как Солнце, окись фосфора может замерзнуть и попасть в ледяные частицы пыли, которые остаются вокруг новой звезды. Еще до того, как звезда полностью сформировалась, эти пылинки собираются вместе, образуя гальку, камни и в конечном итоге кометы, которые становятся переносчиками монооксида фосфора.

ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis) собирала данные с 67P в течение двух лет, пока Rosetta вращалась вокруг кометы. Астрономы уже нашли намеки на фосфор в данных ROSINA, но не знали, какая молекула принесла его туда. Катрин Альтвегг, главный исследователь ROSINA и автор нового исследования, получила представление о том, чем может быть эта молекула после того, как астроном изучил области звездообразования с ALMA, и когда к ней обратились: «Она сказала, что окись фосфора будет очень вероятный кандидат, поэтому я вернулся к нашим данным, и вот оно!»

Это первое обнаружение окиси фосфора на комете помогает астрономам установить связь между областями звездообразования, где создается молекула, вплоть до Земли.

«Сочетание данных ALMA и ROSINA выявило своего рода химическую нить в течение всего процесса звездообразования, в которой монооксид фосфора играет доминирующую роль», - говорит Ривилла, исследователь в Arcetri Astrophysical Observatory при INAF (Национальный институт астрофизики Италии).

«Фосфор необходим для жизни, какой мы ее знаем», - добавляет Альтвегг. «Поскольку кометы, скорее всего, доставляли большие количества органических соединений на Землю, монооксид фосфора, обнаруженный в комете 67P, может укрепить связь между кометами и жизнью на Земле».

Это интригующее путешествие может быть задокументировано благодаря совместным усилиям астрономов. «Обнаружение окиси фосфора было очевидно благодаря междисциплинарному обмену между телескопами на Земле и приборами в космосе», - говорит Альтвегг.

Леонардо Тести, астроном ESO и менеджер по европейским операциям ALMA, делает вывод: «Понимание нашего космического происхождения, включая то, насколько распространены химические условия, благоприятствующие возникновению жизни, является основной темой современной астрофизики. Хотя ESO и ALMA фокусируются на наблюдениях молекулы в отдаленных молодых планетных системах, прямое исследование химического инвентаря в Солнечной системе стало возможным благодаря миссиям ЕКА, таким как Rosetta. Синергия между ведущими мировыми наземными и космическими объектами, благодаря сотрудничеству между ESO и ESA, стала мощным активом для европейских исследователей и позволяет совершать трансформационные открытия, подобные этому».