Фосфор, присутній в нашій ДНК і мембранах клітин, є важливим елементом для відомої нам форми життя. Але як він потрапив на молоду Землю ― це таємниця. Тепер астрономи простежили подорож фосфору від ділянок формування зір до комет, поєднавши дані спостережень від ALMA та результати, отримані за допомогою зонда Європейського космічного агентства «Розетта» (Rosetta). Ці дослідження вперше показують, де утворюються молекули з вмістом фосфору, та як цей елемент, що, можливо, відіграв вирішальну роль у зародженні життя на нашій планеті, потрапляє в комети.
«Життя з’явилося на Землі близько 4 мільярдів років тому, але ми досі не знаємо процесів, які це уможливили», — сказав Віктор Рівілья (Víctor Rivilla), головний автор нового дослідження, результати якого оприлюднив журнал «Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного товариства» (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society). Нові результати (їх отримано з допомогою Великої міліметрової/субміліметрової антени Атакама (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array, ALMA), з якою Європейська південна обсерваторія (ESO) працює як з партнером, та інструментом ROSINA, встановленим на облавку космічного зонда «Розетта»), показують, що оксид фосфору є ключем до розгадки таємниці походження життя.
Завдяки можливостям ALMA, що дала змогу докладно вивчити ділянку зореутворення AFGL 5142, астрономи змогли точно визначити, де утворюються молекули, що містять фосфор, зокрема оксид фосфору. Нові зорі та планетні системи виникають у хмарах газу та пилу, а тому ці міжзоряні хмари є ідеальними місцями для пошуку «будівельних блоків» життя.
Ця інфографіка показує головні результати дослідження, яке виявило міжзоряний «шлях» фосфору, одного з «будівельних блоків» життя. Завдяки ALMA, астрономи змогли визначити, де в ділянках формування зір, таких як AFGL 5142, утворюються молекули з вмістом фосфору. Тлом цієї інфографіки є світлина нічного неба в напрямку сузір’я Візничого, де лежить ділянка зореутворення AFGL 5142. У лівій верхній частині вміщено зображення цієї ділянки, отримане за допомогою ALMA. Те місце в ній, де науковці знайшли молекули з вмістом фосфору, позначене колом. Найпоширеніша в AFGL 5142 молекула, що містить фосфор, — це оксид фосфору. Її показано оранжевим та червоним кольором на схемі внизу ліворуч. Ще одна знайдена молекула, нітрид фосфору, позначена помаранчевим та синім кольором. Використавши дані, отримані з допомогою інструменту ROSINA на облавку космічного зонда «Розетта», астрономи також виявили оксид фосфору на кометі 67P/ Чурюмов — Герасименко. Її зображення вміщено праворуч внизу. Уперше виявлений на кометі окису фосфору дає змогу астрономам встановити зв’язок між ділянками формування зір, де утворилася молекула, та Землею, де вона відіграла вирішальну роль у зародженні життя. Фото з сайту www.eso.org.
Спостереження, виконані з допомогою ALMA, показали: молекули з вмістом фосфору виникають у процесі формування масивних зір. Потоки газу від молодих масивних зір спричиняють появу порожнин в міжзоряних хмарах. Молекули, що містять фосфор, утворюються на стінках порожнин завдяки комбінованій дії ударних хвиль і випромінювання від молодої зорі. Астрономи також показали, що оксид фосфору ― найпоширеніша молекула з вмістом фосфору на стінках порожнини.
Це зображення від ALMA показує докладний вигляд ділянки формування зір AFGL 5142. В його центрі видно яскраву, масивну зорю на етапі формування. Потоки газу від цієї зорі спричинили появу порожнини в газопиловій хмарі. Саме на стінках цієї порожнини (її показано кольором) утворюються молекули з вмістом фосфору, зокрема окис фосфору. Різні кольори позначають речовину, що рухається з різною швидкістю. Фото з сайту www.eso.org.
Після пошуку цієї молекули в ділянках зореутворення, виконаного з ALMA, європейська група науковців звернула увагу на об’єкт Сонячної системи: відому нині комету 67P/Чурюмова – Герасименко. Ідея полягала в тому, щоб відстежити сліди сполук, що містять фосфор. Якщо стінки порожнини колапсують, утворюючи зорю, особливо менш масивну, ніж Сонце, монооксид фосфору може потрапити в крижані пилові зерна, які залишаються навколо нової зорі. Ще до того, як зоря повністю сформується, ці пилові зерна збираються разом, утворюючи гальку, камені й зрештою комети, що переносять оксид фосфору в космічному просторі.
За допомогою орбітального спектрометра для аналізу йонів та нейтральних атомів ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis) науковці протягом двох років, поки зонд «Розетта» перебував на орбіті біля комети 67P, збирали дані про її хімічний склад. Астрономи тоді знайшли у даних ROSINA натяки на фосфор, але вони не знали, яка молекула перенесла його на комету.
Катрін Альтвеґґ (Kathrin Altwegg), науковий керівник програми досліджень з ROSINA та автор нового дослідження, зрозуміла, що це може бути за молекула, після того, як на конференції до неї звернувся астроном, який вивчає ділянки зореутворення за допомогою ALMA. «Вона сказала, що оксид фосфору є дуже вірогідним кандидатом, тому я переглянула наші дані й знайшла цю молекулу!».
Це перше виявлення окису фосфору на кометі допомагає астрономам встановити зв’язок між ділянками зореутворення, де виникла молекула, аж до її появи на Землі.
«Поєднання даних від ALMA та ROSINA дало змогу виявити своєрідний хімічний ланцюг протягом усього процесу утворення зір, в якому оксид фосфору відіграє головну роль», — сказав Рівілья, науковий співробітник Астрономічної обсерваторії Арчетрі Національного інституту астрофізики Італії.
«Фосфор важливий для відомої нам форми життя», — додала Альтвеґґ. «Оскільки комети, ймовірно, доставляють на Землю велику кількість органічних сполук, оксид фосфору, виявлений у кометі 67P, може посилити уявлення про зв’язок між кометами та життям на Землі».
Цю разючу подорож молекули вдалося виявити завдяки спільним зусиллям астрономів. «Відкриття оксиду фосфору відбулося завдяки міждисциплінарному обміну даними, отриманими за допомогою телескопів на Землі та приладів у космосі», — сказала Альтвеґґ.
Леонардо Тесті (Leonardo Testi), астроном ESO та європейський керівник операцій ALMA, підсумовує: «Розуміння нашого космічного походження, зокрема того, наскільки загальні хімічні умови сприяють виникненню життя, є головною темою сучасної астрофізики. Хоча ESO та ALMA зосереджені на спостереженнях молекул у віддалених молодих планетних системах, прямі дослідження хімічного складу об’єктів Сонячної системи стають можливими завдяки таким місіям Європейського космічного агентства (European Space Agency, ESA), як «Розетта». Синергія між провідними світовими наземними та космічними інструментами, завдяки співпраці ESO та ESA, є важливим надбанням для європейських дослідників і дає змогу робити визначні відкриття, як описано в цій статті».
За інф. з сайту www.eso.org підготував Іван Крячко
