Αστρονόμοι αποκαλύπτουν μέσοαστρική σύνδεση για έναν από τους δομικούς λίθους της ζωής

Μόρια που περιέχουν φώσφορο βρέθηκαν σε περιοχή αστρογένεσης και στον κομήτη 67P

Ο φωσφόρος, που βρίσκεται στο DNA και τις κυτταρικές μεμβράνες, είναι ένα απαραίτητο στοιχείο για τη ζωή όπως την γνωρίζουμε. Αλλά αποτελεί ακόμη μυστήριο ο τρόπος που έφτασε στην πρώιμη Γη. Οι αστρονόμοι έχουν πλέον εντοπίσει το ταξίδι του φωσφόρου από τις περιοχές σχηματισμού αστεριών μέχρι τους κομήτες χρησιμοποιώντας τη συνδυασμένη ισχύ του ALMA και της διαστημικής αποστολής Rosetta της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος. Η έρευνά τους δείχνει για πρώτη φορά, πού σχηματίζονται τα μόρια που περιέχουν φώσφορο, πώς αυτό το στοιχείο μεταφέρεται σε κομήτες και πώς ένα συγκεκριμένο μόριο μπορεί να διαδραμάτισε καθοριστικό ρόλο στην έναρξη της ζωής στον πλανήτη μας.

«Η ζωή εμφανίστηκε στη Γη περίπου πριν 4 δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά ακόμα δεν γνωρίζουμε τις διαδικασίες που την κατέστησαν δυνατή», λέει ο Víctor Rivilla, κύριος συγγραφέας μιας νέας μελέτης που δημοσιεύθηκε σήμερα στο περιοδικό Monthly Notices της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας. Τα νέα αποτελέσματα από τη διάταξη Atacama Large Millimeter / Submillimeter (ALMA), στην οποία το Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο (ESO) είναι εταίρος, και από το όργανο ROSINA του σκάφους Rosetta, δείχνουν ότι το μονοξείδιο του φωσφόρου αποτελεί βασικό κομμάτι στο παζλ της προέλευσης της ζωής.
Με τη δύναμη της ALMA, η οποία επέτρεψε μια λεπτομερή ματιά στην περιοχή σχηματισμού αστεριών AFGL 5142, οι αστρονόμοι θα μπορούσαν να εντοπίσουν την περιοχή που σχηματίζονται μόρια με φώσφορο, όπως το μονοξείδιο του φωσφόρου. Νέα αστέρια και πλανητικά συστήματα γεννώνται σε περιοχές με αέριο και σκόνη που μοιάζουν με σύννεφο ανάμεσα στα αστέρια, καθιστώντας τα διαστρικά αυτά νέφη ιδανικά σημεία για την αρχή της αναζήτησης των δομικών στοιχείων της ζωής.


Οι παρατηρήσεις του ALMA έδειξαν ότι τα μόρια που περιέχουν φώσφορο δημιουργούνται καθώς σχηματίζονται αστέρες μεγάλης μάζας. Ροές αερίου από νέα μεγάλα αστέρια ανοίγουν κοιλότητες σε διαστρικά νέφη. Μόρια που περιέχουν φώσφορο σχηματίζονται στα τοιχώματα των κοιλοτήτων αυτών, μέσω της συνδυασμένης δράσης του κρουστικού κύματος και της ακτινοβολίας από τον πρωτοαστέρα. Οι αστρονόμοι έχουν, επίσης, δείξει ότι στα τοιχώματα της κοιλότητας το πιο συχνό μόριο που περιέχει φώσφορο είναι το μονοξείδιο του φωσφόρου.
Μετά την αναζήτηση αυτού του μορίου στις περιοχές σχηματισμού αστέρων με τα ραδιοτηλεσκόπια της ALMA, η ευρωπαϊκή ομάδα προχώρησε σε ένα αντικείμενο του Ηλιακού μας Συστήματος: τον πλέον διάσημο κομήτη 67P / Churyumov-Gerasimenko. Η ιδέα ήταν να παρακολουθηθεί το ίχνος αυτών των φωσφορούχων ενώσεων. Εάν τα τοιχώματα των κοιλοτήτων καταρρέουν για να σχηματίσουν ένα αστέρι, ιδιαίτερα ένα λιγότερο μεγάλο σε μάζα όπως ο Ήλιος, το μονοξείδιο του φωσφόρου μπορεί να παγώσει και να παγιδευτεί στους παγωμένους κόκους σκόνης που παραμένουν γύρω από το νέο αστέρι. Ακόμη και πριν τον πλήρη σχηματισμό του αστέρα, οι κόκκοι σκόνης ενώνονται για να σχηματίσουν πετραδάκια, πέτρες και τελικά κομήτες, οι οποίοι μετατρέπονται σε μεταφορείς του μονοξείδιου του φωσφόρου.
Η ROSINA, δηλαδή η Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis, συγκέντρωσε δεδομένα από τον 67P για δύο χρόνια, καθώς η Rosetta περιστρεφόταν γύρω από τον κομήτη. Οι αστρονόμοι είχαν βρει ενδείξεις φωσφόρου στα δεδομένα της ROSINA και παλαιότερα, αλλά δεν ήξεραν τι μόριο το είχε μεταφέρει εκεί. Η Kathrin Altwegg, η κύρια ερευνήτρια της Rosina και μία από τους συγγραφείς στη νέα μελέτη, πήρε μια ιδέα για το τι θα μπορούσε να είναι αυτό το μόριο, όταν σε ένα συνέδριο προσεγγίστηκε από έναν αστρονόμο που μελετά τις περιοχές σχηματίσμού αστέρων με τα τηλεσκόπια ALMA: «Είπε ότι πιθανότατα ήταν το μονοξείδιο του φωσφόρου, έτσι ξανακοίταξα τα δεδομένα μας, και ήταν εκεί!»
Αυτή η πρώτη παρατήρηση του μονοξειδίου του φωσφόρου σε έναν κομήτη βοηθά τους αστρονόμους να βρουν μια σύνδεση μεταξύ των περιοχών αστρογέννεσης, όπου και δημιουργείται το μόριο, μέχρι τη Γη.
«Ο συνδυασμός των δεδομένων ALMA και ROSINA αποκάλυψε ένα είδος χημικής σύνδεσης καθ’ όλη τη διάρκεια της διαδικασίας σχηματισμού αστεριών, στην οποία το μονοξείδιο του φωσφόρου διαδραματίζει τον κυρίαρχο ρόλο», λέει ο Rivilla, ερευνητής στο Arcetri Astrophysical Observatory του INAF, Εθνικό Ινστιτούτο Αστροφυσικής.
«Ο φωσφόρος είναι απαραίτητος για τη ζωή όπως την ξέρουμε«, προσθέτει η Altwegg. «Καθώς οι κομήτες εναπόθεσαν κατά πάσα πιθανότητα μεγάλες ποσότητες οργανικών ενώσεων στη Γη, το μονοξείδιο του φωσφόρου που βρέθηκε στον κομήτη 67P μπορεί να ενισχύσει τη σύνδεση μεταξύ των κομητών και της ζωής στη Γη».
Αυτό το συναρπαστικό ταξίδι καταγράφεται λόγω της συνεργασίας μεταξύ των αστρονόμων. «Η ανίχνευση του μονοξειδίου του φωσφόρου έγινε εξαιτίας σε μια διεπιστημονική ανταλλαγή μεταξύ των τηλεσκοπίων στη Γη και των οργάνων στο διάστημα», δηλώνει η Altwegg.
Ο Leonardo Testi, αστρονόμος στο ESO και οperation manager στην Ευρώπη στην ALMA , καταλήγει στο συμπέρασμα: «Η κατανόηση της κοσμικής προέλευσής μας, συμπεριλαμβανομένης της συνάφειας των χημικών συνθηκών που ευνοούν την εμφάνιση της ζωής, είναι ένα σημαντικό θέμα της σύγχρονης αστροφυσικής. Ενώ οι ESO και ALMA επικεντρώνονται στις παρατηρήσεις των μορίων σε απομακρυσμένα νέα πλανητικά συστήματα, η άμεση διερεύνηση του χημικού αποθέματος στο Ηλιακό μας Σύστημα καθίσταται δυνατή από τις αποστολές της ESA, όπως η Rosetta. Η συνέργια μεταξύ των παγκόσμιων επίγειων και διαστημικών εγκαταστάσεων, μέσω της συνεργασίας μεταξύ ESO και ESA, αποτελεί ισχυρό πλεονέκτημα για τους Ευρωπαίους ερευνητές και επιτρέπει μετασχηματιστικές ανακαλύψεις όπως αυτή που αναφέρθηκε σε αυτή τη δημοσίευση.

Περισσότερες πληροφορίες

Η έρευνα αυτή παρουσιάστηκε σε μία αναφορά που εμφανίζεται στις Μηνιαίες Ανακοινώσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society).

Η ομάδα αποτελείται από τους VM Rivilla (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Φλωρεντία, Ιταλία [INAF-OAA]), MN Drozdovskaya (Κέντρο Διαστήματος και Ιδιωτικότητας, Πανεπιστήμιο της Βέρνης, Ελβετία [CSH]), K. Altwegg , Πανεπιστήμιο Βέρνης, Ελβετία), P. Caselli (Ινστιτούτο εξωγήινης φυσικής Max Planck, Garching, Γερμανία), MT Beltrán (INAF-OAA), F. Fontani (INAF-OAA) Ο κ. van der Tak (SRON Ολλανδικό Ινστιτούτο Διαστημικής Έρευνας και Αστρονομικό Ινστιτούτο Kapteyn, Πανεπιστήμιο Groningen, Κάτω Χώρες), Ρ. Cesaroni (INAF-OAA), A. Vasyunin (Ομοσπονδιακό Πανεπιστήμιο του Ural, Ekaterinburg της Ρωσίας και Ventspils University of Applied Επιστημών της Λετονίας), M. Rubin (CSH), F. Lique (LOMC-UMR, CNRS-Université du Havre), S. Marinakis (Πανεπιστήμιο Ανατολικού Λονδίνου και Πανεπιστήμιο Queen Mary του Λονδίνου) INAF-OAA, ESO Garching και Σύμπλεγμα Αριστείας «Universe», Γερμανία), και η ομάδα ROSINA (H. Balsiger, JJ Berthelier, J. De Keyser, Β. Fiethe, SA Fuselier, S. Gasc, TI Gombosi, Τ. Sémon, C.-y. Tzou).


Η διάταξη Atacama Large Milimeter / submillimeter (ALMA), μια διεθνής εγκατάσταση αστρονομίας, είναι μια συνεργασία μετο ESO, του Εθνικού Ιδρύματος Επιστήμης των ΗΠΑ (NSF) και των Εθνικών Ινστιτούτων Φυσικών Επιστημών (NINS) της Ιαπωνίας σε συνεργασία με τη Δημοκρατία της Χιλής. Η ALMA χρηματοδοτείται από την ESO εξ ονόματος των κρατών μελών της, από την NSF σε συνεργασία με το Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας του Καναδά (NRC), το Εθνικό Συμβούλιο Επιστημών της Ταϊβάν (NSC) και από το NINS σε συνεργασία με την Academia Sinica (AS) στην Ταϊβάν και το Ινστιτούτο Αστρονομίας και Διαστήματος της Κορέας (KASI). Η κατασκευή και οι δραστηριότητες της ALMA διευθύνονται από την ESO εξ ονόματος των κρατών μελών της: από το Εθνικό Παρατηρητήριο Ραδιοστρονομίας (NRAO), το οποίο διαχειρίζεται τα Associated Universities, Inc. (AUI) εξ ονόματος της Βόρειας Αμερικής και από το Εθνικό Αστρονομικό Παρατηρητήριο της Ιαπωνίας (NAOJ) εξ ονόματος της Ανατολικής Ασίας. Το Κοινό Παρατηρητήριο ALMA (JAO) παρέχει την ενοποιημένη ηγεσία και διαχείριση της κατασκευής, λειτουργίας και λειτουργίας της ALMA.
Το ESO είναι ο κυριότερος διακυβερνητικός οργανισμός αστρονομίας στην Ευρώπη και το πιο παραγωγικό επίγειο παρατηρητήριο αστροφυσικής στον κόσμο. Έχει 16 κράτη μέλη: Αυστρία, Βέλγιο, Τσεχική Δημοκρατία, Δανία, Γαλλία, Φινλανδία, Γερμανία, Ιρλανδία, Ιταλία, Ολλανδία, Πολωνία, Πορτογαλία, Ισπανία, Σουηδία,Ηνωμένο Βασίλειο και με την Αυστραλία ως στρατηγικό εταίρο. Το ESO διεξάγει ένα φιλόδοξο πρόγραμμα εστιασμένο στο σχεδιασμό, την κατασκευή και τη λειτουργία ισχυρών επίγειων εγκαταστάσεων παρατήρησης που επιτρέπουν στους αστρονόμους να πραγματοποιούν σημαντικές επιστημονικές ανακαλύψεις. Η ESO διαδραματίζει, επιπλέον, ηγετικό ρόλο στην προώθηση και οργάνωση της συνεργασίας στην αστρονομική έρευνα. Διαθέτει τρεις μοναδικές τοποθεσίες παρατήρησης παγκόσμιας κλάσης στη Χιλή: La Silla, Paranal και Chajnantor. Στο Paranal, η ESO χρησιμοποιεί το Very Large Telescope και το παγκοσμίως γνωστό Very Large Telescope Interferometer, καθώς και δύο ερευνητικά τηλεσκόπια , το VISTA που λειτουργεί στο υπέρυθρο και το ορατό φως VLT Survey Telescope. Επίσης στο Paranal ESO θα φιλοξενήσει και θα λειτουργήσει το Cherenkov Telescope Array South, το μεγαλύτερο και πιο ευαίσθητο αστεροσκοπείο ακτίνων γάμμα στον κόσμο. Η ESO είναι επίσης σημαντικός συνεργάτης σε δύο εγκαταστάσεις για το Chajnantor, το APEX και το ALMA, το μεγαλύτερο αστρονομικό έργο που υπάρχει. Και στην Cerro Armazones, κοντά στο Paranal, η ESO κατασκευάζει το Extremely Large Telescope 39 μέτρων, το ELT, το οποίο θα γίνει «το μεγαλύτερο μάτι στον ουρανό του κόσμου».

Μετάφραση από Μαρία Στρατηγού για SpaceGates του δελτίου τύπου του ESO 2001: https://www.eso.org/public/news/eso2001
Links
Αναφορά έρευνας https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2001/eso2001a.pdf
Φωτογραφίες της ΑLMA https://www.eso.org/public/images/archive/search/?adv=&subject_name=Atacama%20Large%20Millimeter/submillimeter%20Array

Πηγή:  https://spacegates.wordpress.com/