Fast fosfor er blevet fundet i kometer. Dette betyder, at de indeholder alle de rå elementer for livet
Leverede kometer de elementer, der er nødvendige for livet på Jorden? Det ser mere og mere ud, som de kunne have haft. Mindst én komet kunne have: 67P/Churyumov–Gerasimenko.
En ny undersøgelse, der bruger data fra ESA's Rosetta mission viser, at kometen indeholder det livskritiske grundstof fosfor.
Forskere fra universitetet i Turku i Finland ledede denne forskning. Hovedforfatteren af undersøgelsen er Esko Gardner, en astrofysiker og softwareingeniør. Titlen på værket er ' Påvisning af fast fosfor og fluor i støvet fra koma af kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko ', og det er offentliggjort i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
De rå elementer til livet er kendt som CHNOPS , som står for kulstof, brint, nitrogen, ilt, fosfor og svovl. Kombinationer af disse seks kemiske elementer udgør det store flertal af biologiske molekyler på Jorden. Tilsammen tegner de sig for næsten 98% af jordens levende stof.
Forskere havde tidligere fundet de andre fem i kometer, så at finde fosfor kan være den sidste brik i dette puslespil.
Holdet af forskere fandt fosfor og fluor i kometens indre koma 67P/Churyumov–Gerasimenko . De var til stede i faste partikler indsamlet kun få kilometer fra kometen af Rosettas COmetary Secondary Ion Mass Analyzer (COSIMA) instrument. Partiklerne blev opsamlet på instrumentets målplader, som derefter blev fjernfotograferet. De enkelte partikler blev udvalgt på billederne og derefter målt med et massespektrometer. Det hele blev gjort fra Jorden, før Rosetta afsluttede sin mission med et kontrolleret styrt ind i Comet 67P i slutningen af september 2016.
Landskabet af kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P/C-G), fanget af Rosetta-rumfartøjet, før det styrtede ned på overfladen. Kredit: ESA/Rosetta
Fosfor er blevet fundet i kometer før. I en 1987 papir , annoncerede forskere påvisningen af fosfor i støv fra Halleys komet. Men det var sandsynligvis atomisk fosfor indeholdt i et usikkert mineral og kemisk utilgængeligt.
Så i 2006 returnerede NASAs Stardust-rumfartøj prøver fra kometen 81P/Vild . Forskere fandt en enkelt partikel indeholdende fosfor, som var forbundet med calcium. Forskere konkluderede, at fosforet 'mest sandsynligt var indeholdt i en apatit partikel.' Det var sandsynligvis også utilgængeligt.
Denne nye opdagelse er anderledes: denne gang fandt forskere fosforioner i faste partikler i enten mineraler eller metallisk fosfor.
'Vi har vist, at apatitmineraler ikke er kilden til fosfor, hvilket betyder, at det opdagede fosfor forekommer i en mere reduceret og muligvis mere opløselig form,' sagde projektlederen Harry Lehto fra Institut for Fysik og Astronomi ved Universitetet i Turku. .
En kunstners illustration af rumfartøjet Rosetta og Philae-landeren ved kometen 67P C-G. Billede: Af European Space Agency – Rosetta og Philae på comet, CC BY-SA 3.0-igo,
Det pressemeddelelse I forbindelse med forskningen står der, at 'Dette er første gang, at livsnødvendige CHNOPS-elementer findes i fast kometstof.' Det nye fund er vigtigt for forståelsen af, hvordan livet blev til på Jorden. Fosfor er afgørende for livet på Jorden, men hvis det er låst fast i et apatitmineral, er det stort set uden for rækkevidde. Hvis det er i sin gasform, er det også uegnet.
Men det nyopdagede fosfor er mere tilgængeligt. Som forfatterne skriver i deres papir, 'I processen med at danne liv var vandopløselige reaktive fosforforbindelser påkrævet for at omdanne nukleotidprækursorer vha.
phosphorylering til aktive nukleotider.'
Fosfor er en af de manglende brikker i puslespillet om livet på Jorden. Der var mangel på molekyler indeholdende opløseligt fosfor på den tidlige Jord. Eksperimenter har vist, at opløseligt fosfor kan spille en afgørende rolle i oprindelsen af biologiske molekyler. 'Det er eksperimentelt blevet vist, at opløseligt P, HCN og H2S kan tjene som egnet råmateriale til den præbiotiske syntese af nukleotider, aminosyrer og phosphoglycerin-rygrad,' skriver forfatterne.
Et kortvarigt udbrud fra kometen 67P/Churyumov–Gerasimenko blev fanget af Rosettas OSIRIS smalvinklet kamera den 29. juli 2015. Billederne blev taget i en afstand af 186 km fra kometens centrum. Billedkredit: ESA
Men den mest effektive måde at producere disse biologiske molekyler på involverer stærkt reducerede former for fosfor. Disse former for fosfor forekommer for det meste i meteoritiske materialer eller muligvis i elementært fosfor. Indtil nu var meteoritter, eller muligvis geokemiske processer, kendt for at være ansvarlige for de præbiotiske fosformaterialer, der er nødvendige for liv.
Men denne undersøgelse viser, at sammen med CHNO og S, er P nu kendt for at være til stede i kometer, og disse kometer kunne have leveret P til den tidlige Jord.
Men der er stadig et problem med kometleveringsideen. Hvis påvirkningen er for kraftig, kan materialer blive ødelagt eller ændret. Holdet bag denne nye forskning tror, de kan have et svar på det. 'Det er tænkeligt, at tidlige kometiske nedslag på planetens overflade har været mindre energiske sammenlignet med nedslagene fra de tunge stenede meteoritter, og dermed bevare de præbiotiske molekyler i en mere intakt tilstand.'
Dette kunstværk viser en klippeplanet, der bliver bombarderet af kometer. Billedkredit: NASA/JPL-Caltech
Forskerne er stadig passende forsigtige med deres resultater. Resultaterne viser, at grundstofferne til liv kan komme fra kometer, men disse forbindelser skal være opløselige og tilgængelige. De kan ikke låses fast i mineraler. 'Opløseligheden af det påviste kometfosfor fra 67P/C-G er ikke klart, men vi kan konkludere, at det ikke kan være apatit, som er en almindelig mineralkilde til fosfor i meteoritter. Derudover er andre fosfatmineraler usandsynlige, fordi vi ikke kunne finde et klart kometbidrag af PO2? og PO3?.”
Så hvad er det næste?
Forfatterne mener, at en kometprøve-returmission er nødvendig for at fremme kometen CHNOPS leveringsideen. 'Tilstedeværelsen af alle CHNOPS-elementerne giver en stærk forudsætning for en fremtidig kometprøve-returmission til en komet. Dette kunne bekræfte tilstedeværelsen af alle forbindelser og deres mulige mineralkilder og den mulige opløselighed af stoffet. Dette ville også
give mulighed for en omfattende analyse af de relative mængder af disse
CHNOPS-elementer.'
NASAs Stardust-mission fangede og returnerede kometstøvmaterialer fra koma af Comet 81P/Wild 2. Og videnskabsmænd lærte meget af disse prøver. Men disse prøver, selvom de var vigtige, led af nogle begrænsninger. I rapporten ' The Comet Coma Rendezvous Sample Return (CCRSR) Missionskoncept – Det næste skridt ud over Stardust ” påpegede forfatterne, at ”Disse prøver har imidlertid vigtige begrænsninger, fordi de blev indsamlet i beskedne antal ved hårde hyperhastigheder
og repræsenterer en tilfældig engangsprøve af koma (en 'grab'-prøve).'
Stardust- Jordens returkapsel med kometstøvpartikler. Kredit: NASA/JPL
Hvordan kunne det forbedres? I samme rapport beskrev forfatterne, hvordan en forbedret kometprøve-retur-mission ville se ud. 'Denne mission bruger et rumfartøj designet til at mødes med en komet, foretage udvidede observationer i kometkomaen (men ikke lande på kometen), forsigtigt indsamle flere komaprøver, der repræsenterer forskellige kildesteder, og returnere dem til Jorden til undersøgelse.'
Fordelene? 'For det første vil prøverne blive fanget med langt lavere hastigheder, hvilket eliminerer prøvedestruktion og ændring under indsamlingen, og resulterer i returnering af meget mere uberørt materiale, især organiske stoffer
og skrøbelige mineraler.' Denne forbedrede mission ville også indsamle prøver fra koma og fra jetfly af afgassende flygtige stoffer. Det ville også indsamle meget mere materiale, hvilket gør stikprøven mere relevant statistisk.
For nu er den opdaterede mission kun et koncept. Og der er ingen mangel på værdige missionskoncepter derude. Det er bare et spørgsmål om at udvælge de mest værdige.
NASA? ESA? Lytter du?
Mere:
- Pressemeddelelse: Forskere opdagede fast fosfor fra en komet
- Ny forskning: Påvisningen af fast fosfor og fluor i støvet fra Comet af Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
- Universet i dag: Rosetta så livets byggesten på Comet 67P