在探索生命的化学根源时,我们不得不提到磷——这一DNA和细胞膜中的关键元素。然而,磷如何抵达初生地球仍是一个科学之谜。现在,利用ALMA(阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列)望远镜和欧洲航天局的罗塞塔号探测器的数据,科学家们已经追踪到了磷元素从恒星诞生地到彗星的踪迹。这一发现首次揭示了含磷分子的形成地点,以及这些分子如何在彗星中被携带,并最终在地球上扮演了生命起源的关键角色。
维克多·里维拉,这项新研究的主要作者,指出尽管生命大约在36亿年前就在地球上出现,但我们还不完全了解是什么过程使其成为可能。通过ESO(欧洲南方天文台)合作的ALMA和罗塞塔号上的ROSINA仪器的新数据,研究人员发现一氧化二磷是解开生命起源之谜的关键。ALMA的精确观测能力使得科学家能够详细观察恒星形成区域AFGL 5142,并精确定位像一氧化二磷这样的含磷分子的形成地点。
在恒星和行星系统诞生的过程中,大质量恒星的形成伴随着含磷分子的产生。这些年轻大质量恒星释放的气体在星际云中开辟出空洞,而含磷分子正是在这些空洞的壁上形成的。ALMA的观测显示,一氧化二磷是洞壁中含量最丰富的含磷分子。
进一步的研究将目光转向了太阳系内的67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星。科学家们推测,如果空洞壁坍塌形成恒星,特别是像太阳这样的小质量恒星,一氧化二磷可能会被冻结并困在新恒星周围的冰尘颗粒中。这些尘埃颗粒随后聚集成鹅卵石、岩石,并最终形成彗星,成为一氧化二磷的携带者。
罗塞塔号的ROSINA仪器在绕彗星轨道运行的两年时间里收集了67P的数据。虽然以前在ROSINA的数据中发现过磷的迹象,但直到ALMA提供了关于一氧化二磷可能身份的线索后,科学家们才在彗星上确认了其存在。这一发现帮助天文学家建立了从恒星形成区域到地球的联系。
里维拉强调,ALMA和ROSINA的数据结合揭示了一条化学线索,表明在整个恒星形成过程中,一氧化二磷发挥了主导作用。考虑到磷对生命的必要性,以及彗星可能向地球输送了大量有机化合物的事实,67P彗星中发现的一氧化二磷加强了彗星与地球生命之间的联系。
这一发现得益于地面望远镜和太空仪器之间的跨学科合作。Leonardo Testi,ESO天文学家和ALMA欧洲运营经理总结道,了解宇宙的起源,包括有利于生命出现的化学条件有多普遍,是现代天体物理学的一个主要课题。ESO和ALMA专注于观察遥远年轻行星系统中的分子,而像Rosetta这样的欧空局任务使我们能够直接探索太阳系内的化学库存。这种地面和空间设施之间的协同合作是一项强大的资产,为我们揭示了生命元素磷的星际旅程。