Üstökösökkel jött az élet a Földre

2020.01.22. 21:40

A foszfor az élet egyik esszenciális alkotóeleme, mégsem tudjuk pontosan, hogyan érkezett bolygónkra. Csillagászok most nyomon követték az útját a csillagbölcsőktől az üstökösökön át egészen a formálódó egykori Földig.

A foszfor, amely egyebek mellett jelen van a DNS-ünkben és a sejtjeinket határoló sejthártyában, olyan nélkülözhetetlen alkotóeleme az élővilág molekuláinak, hogy nélküle elképzelhetetlen volna a földi élet. Mégis mindmáig nem tisztázott, hogy pontosan miként érkezett a foszfor a korai Földre. Csillagászok most a Chilében működő Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) obszervatórium és az Európai Űrügynökség (European Space Agency, ESA) által működtetett Rosetta műhold adatainak felhasználásával visszakövették a foszfor útját az üstökösökön át egészen a Tejút csillagbölcsőiig. Kutatásuk első alkalommal derít fényt a foszfortartalmú molekulák eredetére: hol alakultak ki, hogyan kerültek az üstökösökbe, és miként játszott az egyikük kulcsszerepet a földi élet elindításában.

Az élet mintegy 4 milliárd évvel ezelőtt jelent meg a Földön, és még mindig nem ismerjük azokat a folyamatokat, amelyek lehetővé tették a kialakulását" – nyilatkozta Victor Rivilla, a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society című folyóiratban frissen megjelent közlemény vezető szerzője. Az Európai Déli Obszervatórium (European Southern Observatory, ESO) társfenntartásában üzemelő ALMA megfigyelőállomás, valamint a Rosetta műholdra szerelt ROSINA spektrométer méréseiből az a kép rajzolódik ki, hogy a foszfor-monoxid fontos darab lehetett az élet keletkezésének kirakósjátékában.

Hol jöttek létre a foszfortartalmú molekulák?

Az ALMA képességei lehetővé tették, hogy a csillagászok részletes bepillantást nyerjenek az AFGL 5142 jelű csillagbölcsőbe, s ez segített kideríteni, honnan származnak a foszfor-monoxidhoz hasonló foszfortartalmú molekulák. Az új csillagok és bolygórendszerek csillagközi gáz- és porfelhőkben formálódnak, így ha az élet alkotóelemeinek eredetét firtatjuk, leginkább az ilyen csillagközi felhőkben érdemes kutakodnunk. Az ALMA megfigyelései azt mutatták, hogy a foszfortartalmú molekulák a nagytömegű csillagok kialakulása közben jönnek létre. A fiatal óriáscsillagokból kilövellt gáz üregeket nyit a csillagközi felhőkön. A foszfortartalmú molekulák ezeknek az üregeknek a határfelületén keletkeznek a fiatal csillagból érkező lökéshullámok és sugárzás együttes hatására. A csillagászoknak azt is sikerült kideríteniük, hogy a foszfortartalmú molekulák közül a foszfor-monoxid fordul elő a legnagyobb mennyiségben az üregek falán.

Az ALMA által rögzített felvétel az AFGL 5142 csillagkeletkezési terület részletes képét mutatja. Középen egy fényes, nagy tömegű, nagyon fiatal csillag látható. A csillagból induló gázáramok egy üreget hasítottak a környezetbe, a foszfort tartalmazó molekulák, mint például a foszfor-monoxid pedig ennek az üregnek a (színesben ábrázolt) falain jönnek létre. A különböző színek más-más sebességgel mozgó anyagot jelölnekForrás: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Rivilla et al.

Miután az ALMA segítségével rábukkantak erre a vegyületre a távoli csillagbölcsőben, az európai kutatók figyelme egy sokkal közelibb, naprendszerbeli objektum, a 67P/Csurjumov-Geraszimenko üstökös felé fordult. Elképzelésük az volt, hogy a keletkezéstől fogva nyomon követik a foszfortartalmú molekulák sorsát. Amikor a csillagközi felhő üregeinek fala összeroskad, és belőle csillag alakul – különösen ha viszonylag kisebb tömegű, mint a mi Napunk –, a foszfor-monoxid kifagyva csapdába esik az új csillag körül szétszóródott jeges porszemcsékben. Még mielőtt a csillag kialakulása befejeződnék, ezekből a porszemcsékből kavicsok, majd sziklák, végül üstökösök verődnek össze, amelyek a foszfor-monoxid szállítóivá válnak.

A ROSINA spektrométer két éven át keringett a 67P üstökös körül, s eközben szorgosan gyűjtötte róla az adatokat. A csillagászok korábban is látták a foszfor jelenlétére utaló jeleket a ROSINA adataiban, de nem tudták, milyen vegyület formájában kerülhetett oda. Kathrin Altwegg, a ROSINA-ért felelős vezető kutató és a mostani cikk egyik szerzője egy konferencián kapott fülest egy csillagász kollégájától, aki a csillagkeletkezési régiókat tanulmányozta az ALMA segítségével. Azt mondta, szerinte a foszfor-monoxid esélyes jelölt lehet. Úgyhogy újra elővettem az adatokat, és lám, csakugyan ott volt!" – meséli Altwegg.

Az infografika az élet egyik építőeleme, a foszfor csillagközi vándorlását vizsgáló tanulmány fő eredményeit szemléltetiForrás: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Rivilla et al.; ESO/L. Calçada; ESA/Rosetta/NAVCAM; Mario Weigand,

Kapcsolat az üstökösök és a földi élet között

Most, hogy először találtak bizonyítékot a foszfor-monoxid jelenlétére egy üstökösön, a csillagászok magabiztosabban fel tudják vázolni a foszfor útját a csillagbölcsőktől, ahonnan a foszfor-monoxid eredetileg származik, egészen a Földig.

A foszfor nélkülözhetetlen az élet általunk ismert formájához. Mivel igen valószínű, hogy az üstökösök nagy mennyiségű szerves anyagot szállítottak a keletkező Földre, a 67P üstökösben talált foszfor-monoxid erősíti a kapcsolatot az üstökösök és a földi élet között – szögezte le Altwegg, hozzátéve, hogy az elsődleges biogén elem útjának felderítéséhez az eltérő specializációjú csillagász-csoportok együttműködésére volt szükség. – A foszfor-monoxid kimutatását a földi teleszkópokkal és az űrbéli eszközökkel dolgozó szakemberek közötti interdiszciplináris információcsere tette lehetővé."

Kozmikus eredetünk kutatása, beleértve annak a vizsgálatát, hogy az élet kialakulása számára kedvező kémiai feltételek mennyire lehetnek gyakoriak a világegyetemben, a modern asztrofizika egyik fő feladata – hangsúlyozta Leonardo Testi, az ESO csillagásza és az ALMA európai igazgatója. – Míg az ESO és az ALMA a távoli, fiatal bolygórendszerek molekuláinak megfigyelésére összpontosít, a saját Naprendszerünk kémiai összetételének közvetlen megfigyelését a Rosettához hasonló ESA küldetések teszik lehetővé. Ez ESO és az ESA közötti együttműködés, melynek keretében a földi alapú és az űrben működő berendezések mérései egymást erősítő módon összegződnek, komoly potenciált ad az európai kutatók kezébe, és a mostanihoz hasonló jelentős felfedezéseket segít világra."