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Phosphor aus dem Weltraum Ein Baustein des Lebens auf der Reise durchs All

Autor / Redakteur: Dr. Markus Nielbock* / Christian Lüttmann

Zu den Grundbausteinen des Lebens gehört das Element Phosphor. Es ist unter anderem Teil unserer DNA. Doch wie kam dieser essentielle Baustein des Lebens ursprünglich auf die Erde? Dieser Frage sind Astronomen nachgegangen und haben nun wichtige Stationen auf der interstellaren Reise des Phosphors identifiziert.

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Die überwältigende Milchstraße über den Antennenschüsseln des ALMA-Observatoriums.
Die überwältigende Milchstraße über den Antennenschüsseln des ALMA-Observatoriums.
(Bild: Y. Beletsky (LCO)/ESO)

Heidelberg, Bern/Schweiz – Bei der Suche nach den Ursprüngen des Lebens lohnt sich ein Blick in die Tiefen des Weltalls. Denn dort vermuten Forscher die Quelle von grundlegenden Elementen für die Entstehung des Lebens auf der Erde. Interstellare Wolken aus Gas und Staub sind daher der ideale Ort, um mit der Suche nach den Bausteinen des Lebens zu beginnen.

„Das Leben erschien auf der Erde vor etwa vier Milliarden Jahren, aber wir wissen immer noch nicht, welche Prozesse es hervorbrachten“, sagt Víctor Rivilla vom Nationalen Institut für Astrophysik INAF im italienischen Florenz, der Hauptautor einer neuen Studie, die nach Phosphor im Weltall sucht.

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Der Blick in die Sternen-Nebel

Die neuen Ergebnisse des Riesenteleskops ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), und des ROSINA-Instruments an Bord von ESA-Raumsonde Rosetta zeigen, dass Phosphormonoxid ein Schlüsselelement im Puzzle der Entstehung des Lebens ist.

Mit dem leistungsstarken Teleskop blickten die Astronomen in eine Entstehungsregion von Sternen und zeigten auf, wo sich phosphorhaltige Moleküle, wie z.B. Phosphormonoxid, bilden. Neue Sterne und Planetensysteme entstehen in wolkenähnlichen Regionen aus Gas und Staub zwischen den Sternen. Wie die Forscher aus ihren Beobachtungen schlussfolgerten, bilden sich phosphorhaltige Moleküle bei der Entstehung massereicher Sterne. Gasströme dieser noch jungen Sterne öffnen dabei Hohlräume in den interstellaren Wolken. Und an deren Wänden bilden sich phosphorhaltige Moleküle – angetrieben durch die kombinierte Wirkung von Stoßwellen und Strahlung des jungen Sterns. Die Astronomen haben auch gezeigt, dass Phosphormonoxid das am häufigsten vorkommende phosphorhaltige Molekül in den Hohlraumwänden ist.

Interstellare Transporter für Phosphor-Moleküle

Welche Wege nimmt das Phosphor-Molekül anschließend? Um das herauszufinden, blickte das europäische Forscherteam auf den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko. Dieser wurde über zwei Jahre von der ESA-Raumsonde Rosetta begleitet und analysiert. In den Daten fanden die Forscher schließlich die entscheidenden Hinweise für Phosphormonoxid.

Der Nachweis dieses Moleküls auf einem Kometen hilft den Astronomen, eine Verbindung zwischen den Sternentstehungsgebieten, in denen das Molekül gebildet wird, bis hin zur Erde herzustellen: Wenn ein neuer Stern entsteht, insbesondere ein weniger massereicher wie unsere Sonne, kann Phosphormonoxid ausfrieren und in eisigen Staubkörnern, die um den neuen Stern herum verbleiben, eingeschlossen werden. Noch bevor der Stern vollständig gebildet ist, kommen diese Staubkörner zusammen und bilden Kieselsteine, Felsen und schließlich Kometen, die zu Transportern von Phosphormonoxid werden.

Ein Video der European Southern Observatory (ESO) veranschaulicht, wie Phosphor aus den Tiefen des Alls auf die Erde gekommen sein könnte:

„Phosphor ist essentiell für das Leben, wie wir es kennen“, sagt Kathrin Altwegg, leitende Forscherin an der Universität Bern. „Da Kometen höchstwahrscheinlich große Mengen an organischen Verbindungen zur Erde geliefert haben, könnte das Phosphormonoxid des Kometen 67P die Verbindung zwischen Kometen und dem Leben auf der Erde verstärken.“

Originalpublikation: V. M. Rivilla, M. N. Drozdovskaya, K. Altwegg, P. Caselli, M. T. Beltrán, F. Fontani, F.F.S. van der Tak, R. Cesaroni, A. Vasyunin, M. Rubin, F. Lique, S. Marinakis, L. Testi, and the ROSINA team: ALMA and ROSINA detections of phosphorus-bearing molecules: the interstellar thread between star-forming regions and comets, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 1–20 (2019); DOI: 10.1093/mnras/stz3336

* Dr. M. Nielbock, Max-Planck-Institut für Astronomie, 69117 Heidelberg

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