磷,一種存在于我們的DNA、RNA和細(xì)胞膜中的元素,存在于人體所有細(xì)胞中,是地球上生命的關(guān)鍵成分,我們身上的諸如骨骼和牙齒等,都必須要有磷的參與,可以說它幾乎參與所有生理上的化學(xué)反應(yīng)。但科學(xué)家們對這種元素到底是如何進(jìn)入地球,以及生命是如何開始的,并沒有一個清晰的答案。然而,隨著一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn),研究人員似乎找到了這種生命元素的起源線索。
早期,人類通過對超新星殘余物仙后座A的觀測揭示了磷的存在,這是磷被首次發(fā)現(xiàn)存在于恒星爆炸后的宇宙殘余物里。而現(xiàn)在天文學(xué)家們剛剛追蹤了這個元素在宇宙中的歷程!科學(xué)家們通過觀測太空中的恒星形成區(qū)域追蹤了磷的旅程,磷是我們在地球上所知道的生命的重要組成部分之一,這意味著地球上的生命很可能來自系外。然而地球上的生命大約在40億年前出現(xiàn),時(shí)間跨度太過遙遠(yuǎn),以致于我們?nèi)圆恢朗鞘裁催^程使生命成為可能。
在這項(xiàng)研究中,天文學(xué)家使用了來自Atacama大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)、歐洲南方天文臺(ESO)和歐洲航天局羅塞塔探測器的數(shù)據(jù)。利用這些數(shù)據(jù),他們能夠追蹤磷從恒星形成區(qū)域到彗星的旅程。ALMA能夠讓研究人員近距離、詳細(xì)地觀察AFGL 5142的恒星形成區(qū)域。這些觀測向天文學(xué)家展示了含磷分子形成的地方,這些分子是作為大質(zhì)量恒星形成的。
研究小組發(fā)現(xiàn),來自年輕大質(zhì)量恒星的氣體在形成星際云的恒星中形成了一個裂口,在這些裂口附近形成了含磷分子。此外,他們發(fā)現(xiàn)一氧化二磷是這些分子中最豐富的一種分子。除了研究磷是如何在恒星形成區(qū)域產(chǎn)生的以外,研究小組還研究了67P/Churyomov Gerasimenko彗星,并派遣了Rosetta探測器前去觀察。他們希望通過追蹤這些含磷分子的起源,進(jìn)而看到這些分子在恒星周圍冰冷的塵埃顆粒中的形成過程。
這張ALMA圖像顯示了恒星形成區(qū)域AFGL 5142的詳細(xì)視圖。在圖像的中心可以看到一顆幼年時(shí)明亮的大質(zhì)量恒星。來自該恒星的氣體的流動在該區(qū)域中形成了一個空腔,并且它在這個空腔的壁(彩色顯示)中形成了含磷分子,如一氧化磷。不同的顏色代表材料以不同的速度運(yùn)動。
ALMA射電望遠(yuǎn)鏡拍攝到了AFGL 5142恒星形成區(qū)的這張照片。這里的顏色表明,在塵埃中的空洞中存在磷分子,來自一顆年輕的恒星。研究人員估計(jì),如果這種情況發(fā)生,那些現(xiàn)在含有含磷分子的冰冷塵埃顆??赡軙奂谝黄穑罱K形成彗星。最終,這些彗星可以將這些分子,因此磷就這樣通過彗星的載體被輸送到地球上,可以說是“漂洋過?!保瑲v盡艱辛終于到達(dá)了地球。
利用羅塞塔探測器上的羅塞塔軌道器離子和中性分析光譜儀(ROSINA)的數(shù)據(jù),天文學(xué)家先前在彗星中發(fā)現(xiàn)了磷的跡象,但他們無法解釋磷是以什么形式到達(dá)地球的?
為了確認(rèn)是什么分子在彗星上留下了這些線索,科學(xué)家做了幾個假設(shè),其中一個假設(shè)是一氧化二磷,而且受到了大部分人的同意,這是因?yàn)樵陲@示彗星上的氧化磷的存在與AlMA的數(shù)據(jù)相結(jié)合時(shí),這些研究人員在恒星形成的整個過程中揭示了一種化學(xué)線索,其中一氧化磷起主導(dǎo)作用。從更大的角度來看,這項(xiàng)研究進(jìn)一步證明了磷是如何到達(dá)早期地球的,以及磷是如何促進(jìn)生命的起源和發(fā)展的。
正如我們所知,磷對生命是必不可少的,而彗星是最有可能向地球輸送大量有機(jī)化合物的載體,尤其是在67號彗星中發(fā)現(xiàn)的一氧化碳可更加加強(qiáng)了彗星與地球生命之間的聯(lián)系,生命的起源逐漸撥開了迷霧。