Как нужный для жизни фосфор попал на Землю?

Астрономы обнаружили оксид фосфора и в области звездообразования, и на комете. Это позволило им предположить, что именно кометы принесли важный для возникновения жизни элемент на Землю.

Фосфор – важный элемент, обеспечивающий существование жизни на Земле. Он входит, например, в состав нашей ДНК и клеточных мембран. Но как он попал на Землю на заре её существования? Этот вопрос пока ещё до конца не решён.

Астрономы Европейской Южной Обсерватории (ESO), работающие на Большой Атакамской миллиметровой / субмиллиметровой антенной решетке ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), сумели детально исследовать область звездообразования AFGL 5142 и выяснили, где образуются молекулы содержащие фосфор. С другой стороны, исследования кометы Чурюмова-Герасименко 67P с помощью прибора ROSINA, установленного на борту зонда «Розетта», обнаружили на ней оксид фосфора. Это позволило исследователям сделать предположение, что кометы доставили фосфор из областей звездообразования до Земли, где он мог сыграть ключевую роль в зарождении жизни на нашей планете. Об этом они рассказали в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Строительные кирпичики жизни имеет смысл искать в газопылевых межзвёздных облаках, где рождаются новые звёзды и планетные системы. Уникальные характеристики телескопа ALMA позволили получить детальную картину такой области звездообразования AFGL 5142 и выделить в ней зоны образования фосфоросодержащих молекул. Астрономы выяснили, что такие молекулы образуются в процессе формирования звёзд. Потоки газа от молодых массивных звёзд образуют в межзвёздных облаках полости и пустоты, на стенках которых под объединённым воздействием ударных волн и излучения новорождённой звезды образуются содержащие фосфор молекулы. Исследователи выяснили, что самая распространённая фосфоросодержащая молекула там – окись фосфора. Причем отношение PO / PN увеличивается с расстоянием от протозвезды.

Когда стенки полости схлопываются, образуя звезду (в том числе и не очень массивную, как наше Солнце), окружающие её молекулы окиси фосфора могут попадать в состав зёрен ледяной пыли, концентрирующейся вокруг новорождённой звезды. И ещё до того, как звезда полностью сформируется, эти пылевые зёрна слипаются и образуют более крупную «гальку», камни и, наконец, кометы, которые и становятся переносчиками окиси фосфора.

Используя орбитальный спектрометр ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis), астрономы в течение двух лет, когда зонд «Розетта» находился вблизи кометы Чурюмова-Герасименко 67P, собирали данные о химическом составе кометы. Они ещё до этого момента находили следы фосфора в этих данных, но не знали точно, в состав каких молекул он входит. Катрин Альтвегг (Kathrin Altwegg), научный руководитель программы ROSINA и автор нового исследования, рассказала, что её «озарило» и она поняла, что это может быть за молекула, после того, как на конференции к ней подошёл побеседовать астроном, исследующий области звездообразования на ALMA. Окись фосфора показалась ей весьма правдоподобным кандидатом на эту роль. Исследователи заново пересмотрели полученные данные и нашли её! Окись фосфора является основным носителем фосфора на комете, её содержание более, чем в десять раз превышает содержание PN.

Таким образом, впервые обнаруженный на комете моноксид фосфора позволяет астрономам проследить путь молекулы от области звездообразования, до её появления вблизи Земли в составе кометы. Весьма вероятно, что именно кометы принесли на Землю большое количество органических соединений, так что обнаружение окиси фосфора в составе кометы 67P укрепляет предположение о связи между кометами и жизнью на Земле.