Az emberi DNS-ben és a sejtmembránokban is megtalálható foszfor alapvető fontosságú alkotóeleme az élet általunk ismert formájának. De egyelőre még rejtély, hogy miként jutott el a Földre. Most azonban csillagászok egy csoportjának az ALMA antennarendszer és az Európai Űrügynökség Rosetta űrszondájának adatai alapján sikerült feltérképezni vándorlását a csillagkeletkezési területektől egészen az üstökösökig. Kutatásuk elsőként mutatta meg, hogy hol keletkeznek a foszfort tartalmazó molekulák, hogyan került ez az elem az üstökösökbe, és miként játszhatott bolygónkon meghatározó szerepet az élet keletkezésében egy különleges molekula.
„Az élet körülbelül 4 milliárd évvel ezelőtt jelent meg a Földön, azt azonban még mindig nem tudjuk, hogy milyen folyamat tette ezt lehetővé” – kezdi Víctor Rivilla, a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society c. szaklapban megjelent tanulmány vezető szerzője. Az Európai Déli Csillagvizsgáló (ESO) részvételével működtetett ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) antennarendszer és a Rosetta ROSINA nevű fedélzeti műszerének adatain alapuló új eredmények azt mutatják, hogy a foszfor-monoxid kulcsdarab az élet eredetének kirakós játékában.
Az ALMA képességeit kihasználva a csillagászok részletes képet alkothattak az AFGL 5142 jelű csillagkeletkezési területről, kimutatva, hogy hol jönnek létre a foszfort tartalmazó molekulák, például a foszfor-monoxid. Az új csillagok és bolygórendszerek a csillagok közötti gáz- és porfelhőkben alakulnak ki, így az élet építőkövei utáni kutatásokat érdemes ezekben a csillagközi felhőkben kezdeni.
Az ALMA észlelései azt mutatják, hogy a foszfort tartalmazó molekulák a nagy tömegű csillagok keletkezésével párhuzamosan jönnek létre. A fiatal nagy tömegű csillagokból induló gázáramok üregeket hasítanak az csillagközi felhőkbe. A foszfort is tartalmazó molekulák az üregek falán állnak össze, a fiatal csillag lökéshullámainak és sugárzásának együttes hatására. A csillagászok azt is kimutatták, hogy az üregek falában a foszfor-monoxid a leggyakoribb foszfortartalmú molekula.
Miután a molekulát keresve az ALMA-val átvizsgálta a csillagkeletkezési területeket, az európai csoport figyelme egy naprendszerbeli égitestre összpontosult, az utóbbi időben híressé vált 67P/Churyumov–Gerasimenko üstökösre. A cél az volt, hogy ebben is azonosítsanak foszfortartalmú összetevőket. Amikor az üregfalak kollapszusával létrejön egy csillag, főleg ha az a Naphoz hasonlóan kisebb tömegű, a foszfor-monoxid kifagyhat és csapdába eshet az új csillag körüli jeges porszemcsékben. Még a csillag teljes kialakulása előtt ezek a porszemcsék kavicsokká, kövekké, és végül üstökösökké állnak össze, amelyek aztán elszállítják a foszfor-monoxidot.
A ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis) műszer két éven át gyűjtött adatokat a 67P-ről, miközben a Rosetta az üstökös körül keringett. A csillagászok már korábban is láttak foszforra utaló nyomokat a ROSINA adataiban, de nem tudták megállapítani, hogy milyen molekula hordozza az elemet. Kathrin Altwegg, a ROSINA vezető kutatója, egyben az új tanulmány egyik szerzője egy konferencián kapott ötletet arra nézve, hogy mi lehet ez a molekula, mégpedig egy, az ALMA-val csillagkeletkezési területeket vizsgáló csillagásztól: „Azt mondta, a foszfor-monoxid a legvalószínűbb jelölt, így újra megnéztem az adatainkat, és tényleg igaza volt!”
A foszfor-monoxid üstökösben történt első detektálása hozzásegíti a csillagászokat, hogy felvázolják a kapcsolatot a csillagkeletkezési területek – ahol a molekula létrejött – és a Föld között.
„Az ALMA és a ROSINA adatainak kombinálása egyfajta, a csillagkeletkezési folyamat egészét átható kémiai láncolatot fedett fel, amelyben a foszfor-monoxid kulcsfontosságú szerepet játszik” – egészíti ki Rivilla, aki jelenleg az Arcetri Obszervatórium (Osservatorio Astrofisico di Arcetri, L’Istituto Nazionale di Astrofisica, INAF) kutatója.
„A foszfor az élet általunk ismert formájának lényeges összetevője” – teszi hozzá Altwegg. „Az üstökösök minden valószínűség szerint nagy mennyiségű szerves anyagot szállítottak a Földre, és a 67P-ben azonosított foszfor-monoxid megerősítheti az üstökösök és a földi élet közötti kapcsolatot.”
Ennek a rendkívül érdekes kapcsolatnak a felderítése a csillagászok közös erőfeszítésének eredménye. „A foszfor-monoxid detektálása egyértelműen a földi távcsövek és az űreszközök közötti interdiszciplináris együttműködésnek köszönhető” – erősíti meg Altwegg.
Leonardo Testi, az ESO csillagásza és az ALMA európai üzemeltetési vezetője ekként összegez: „Kozmikus gyökereink feltárása, beleértve annak kiderítését, hogy az élet megjelenéséhez szükséges kémiai feltételek mennyire gyakoriak, a modern asztrofizika egyik vezető témája. Az ESO és az ALMA a távoli fiatal bolygórendszerekben található molekulák észlelésére összpontosít, a Naprendszer kémiai leltárának közvetlen összeállítását pedig az ESA küldetései, például a Rosetta teszik lehetővé. Az ESO és az ESA együttműködésének eredményeként a vezető földi bázisú és űrbeli eszközök közötti szinergia egyedülálló lehetőségeket biztosít az európai kutatóknak a cikkben bemutatotthoz hasonló felfedezések elérésére.”
A kutatás eredményeit részletező cikk a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society c. szaklapban jelent meg.
Forrás:
- eso2001hu — Tudományos közlemények
- Szakcikk: ALMA and ROSINA detections of phosphorus-bearing molecules: the interstellar thread between star-forming regions and comets
