Fosforo, presente nel nostro DNA e nelle membrane cellulari, è un elemento essenziale per la vita come la conosciamo. Ma come sia arrivato sulla Terra primitiva è un mistero. Gli astronomi hanno ora tracciato il viaggio del fosforo dalle regioni di formazione stellare alle comete utilizzando i poteri combinati di ALMA e della sonda Rosetta dell'Agenzia spaziale europea. La loro ricerca mostra, per la prima volta, dove si formano molecole contenenti fosforo, come questo elemento viene trasportato nelle comete, e come una particolare molecola possa aver giocato un ruolo cruciale nell'iniziare la vita sul nostro pianeta.

"La vita è apparsa sulla Terra circa 4 miliardi di anni fa, ma ancora non conosciamo i processi che lo hanno reso possibile, "dice Victor Rivilla, l'autore principale di un nuovo studio pubblicato oggi sulla rivista Avvisi mensili della Royal Astronomical Society . I nuovi risultati dell'Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), in cui l'Osservatorio europeo meridionale (ESO) è partner, e dallo strumento ROSINA a bordo Rosetta, mostrano che il monossido di fosforo è un pezzo chiave nel puzzle dell'origine della vita.

Con la potenza di ALMA, che ha permesso uno sguardo dettagliato nella regione di formazione stellare AFGL 5142, gli astronomi potrebbero individuare dove le molecole contenenti fosforo, come il monossido di fosforo, modulo. Nuove stelle e sistemi planetari sorgono in regioni simili a nubi di gas e polvere tra le stelle, rendendo queste nuvole interstellari i luoghi ideali per iniziare la ricerca degli elementi costitutivi della vita.

Le osservazioni di ALMA hanno mostrato che le molecole contenenti fosforo vengono create quando si formano stelle massicce. Flussi di gas provenienti da giovani stelle massicce aprono cavità nelle nubi interstellari. Molecole contenenti fosforo si formano sulle pareti della cavità, attraverso l'azione combinata di shock e radiazioni della stella neonata. Gli astronomi hanno anche dimostrato che il monossido di fosforo è la molecola portatrice di fosforo più abbondante nelle pareti della cavità.

Dopo aver cercato questa molecola nelle regioni di formazione stellare con ALMA, il team europeo si è spostato su un oggetto del Sistema Solare:l'ormai famosa cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. L'idea era di seguire le tracce di questi composti contenenti fosforo. Se le pareti della cavità crollano per formare una stella, in particolare uno meno massiccio come il Sole, il monossido di fosforo può congelare e rimanere intrappolato nei granelli di polvere ghiacciata che rimangono intorno alla nuova stella. Anche prima che la stella sia completamente formata, quei granelli di polvere si uniscono per formare sassolini, rocce e infine comete, che diventano trasportatori di monossido di fosforo.

ROSINA, che sta per Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis, ha raccolto dati da 67P per due anni mentre Rosetta orbitava intorno alla cometa. Gli astronomi avevano già trovato tracce di fosforo nei dati ROSINA, ma non sapevano quale molecola l'avesse portato lì. Kathrin Altwegg, il Principal Investigator per Rosina e autore del nuovo studio, ha avuto un indizio su cosa potrebbe essere questa molecola dopo essere stata avvicinata a una conferenza da un astronomo che studiava le regioni di formazione stellare con ALMA:"Ha detto che il monossido di fosforo sarebbe un candidato molto probabile, quindi sono tornato ai nostri dati ed eccolo lì!"

Questo primo avvistamento di monossido di fosforo su una cometa aiuta gli astronomi a stabilire una connessione tra le regioni di formazione stellare, dove viene creata la molecola, fino alla Terra.

"La combinazione dei dati di ALMA e ROSINA ha rivelato una sorta di filo chimico durante l'intero processo di formazione stellare, in cui il monossido di fosforo svolge il ruolo dominante, "dice Rivilla, che è ricercatore presso l'Osservatorio Astrofisico di Arcetri dell'INAF, Istituto Nazionale di Astrofisica.

"Il fosforo è essenziale per la vita come la conosciamo, " aggiunge Altwegg. "Poiché le comete molto probabilmente hanno trasportato grandi quantità di composti organici sulla Terra, il monossido di fosforo trovato nella cometa 67P potrebbe rafforzare il legame tra le comete e la vita sulla Terra".

Questo intrigante viaggio potrebbe essere documentato grazie agli sforzi di collaborazione tra gli astronomi. "La rilevazione del monossido di fosforo è avvenuta chiaramente grazie a uno scambio interdisciplinare tra telescopi sulla Terra e strumenti nello spazio, "dice Altwegg.

Leonardo Testi, Astronomo dell'ESO e responsabile delle operazioni europee di ALMA, conclude:"Comprendendo le nostre origini cosmiche, compreso quanto siano comuni le condizioni chimiche favorevoli all'emergere della vita, è uno dei temi principali dell'astrofisica moderna. Mentre l'ESO e l'ALMA si concentrano sulle osservazioni di molecole in lontani giovani sistemi planetari, l'esplorazione diretta dell'inventario chimico all'interno del nostro Sistema Solare è resa possibile dalle missioni dell'ESA, come Rosetta. La sinergia tra le strutture terrestri e spaziali leader a livello mondiale, attraverso la collaborazione tra ESO ed ESA, è una risorsa potente per i ricercatori europei e consente scoperte trasformative come quella riportata in questo documento."

Questa ricerca è stata presentata in un documento che apparirà in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .