生命元素磷到底是哪來的?科學家似乎有了線索!

2020-12-06 遨遊世界科學

磷,一種存在於我們的DNA、RNA和細胞膜中的元素,存在於人體所有細胞中,是地球上生命的關鍵成分,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反應。但科學家們對這種元素到底是如何進入地球,以及生命是如何開始的,並沒有一個清晰的答案。然而,隨著一項新的研究發現,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餘物仙后座A的觀測揭示了磷的存在,這是磷被首次發現存在於恆星爆炸後的宇宙殘餘物裡。而現在天文學家們剛剛追蹤了這個元素在宇宙中的歷程!科學家們通過觀測太空中的恆星形成區域追蹤了磷的旅程,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,時間跨度太過遙遠,以至於我們仍不知道是什麼過程使生命成為可能。

在這項研究中,天文學家使用了來自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據。利用這些數據,他們能夠追蹤磷從恆星形成區域到彗星的旅程。ALMA能夠讓研究人員近距離、詳細地觀察AFGL 5142的恆星形成區域。這些觀測向天文學家展示了含磷分子形成的地方,這些分子是作為大質量恆星形成的。

磷的起源

研究小組發現,來自年輕大質量恆星的氣體在形成星際雲的恆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,他們發現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恆星形成區域產生的以外,研究小組還研究了67P/Churyomov Gerasimenko彗星,並派遣了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,進而看到這些分子在恆星周圍冰冷的塵埃顆粒中的形成過程。

這張ALMA圖像顯示了恆星形成區域AFGL 5142的詳細視圖。在圖像的中心可以看到一顆幼年時明亮的大質量恆星。來自該恆星的氣體的流動在該區域中形成了一個空腔,並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動。

ALMA射電望遠鏡拍攝到了AFGL 5142恆星形成區的這張照片。這裡的顏色表明,在塵埃中的空洞中存在磷分子,來自一顆年輕的恆星。研究人員估計,如果這種情況發生,那些現在含有含磷分子的冰冷塵埃顆粒可能會聚集在一起,最終形成彗星。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「漂洋過海」,歷盡艱辛終於到達了地球。

磷是以什麼形式到達地球的?

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)的數據,天文學家先前在彗星中發現了磷的跡象,但他們無法解釋磷是以什麼形式到達地球的?

為了確認是什麼分子在彗星上留下了這些線索,科學家做了幾個假設,其中一個假設是一氧化二磷,而且受到了大部分人的同意,這是因為在顯示彗星上的氧化磷的存在與AlMA的數據相結合時,這些研究人員在恆星形成的整個過程中揭示了一種化學線索,其中一氧化磷起主導作用。從更大的角度來看,這項研究進一步證明了磷是如何到達早期地球的,以及磷是如何促進生命的起源和發展的。

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化合物的載體,尤其是在67號彗星中發現的一氧化碳可更加加強了彗星與地球生命之間的聯繫,生命的起源逐漸撥開了迷霧。

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