追溯組成生命的一種要素

在家自己做餅乾時,必備的材料有那些?一定要有糖、麵粉、奶油、蛋,對嗎?即使是一塊小小餅乾,也不可能憑空變出來!當地球上的生命第一次出現的時候,所需要的條件也相同:一定要有材料才行。有些所需材料,是在宇宙中早已存在的,譬如碳和氧。但其他一些目前還不太清楚是從哪裡來的其中之一是「磷」。

磷對於DNA來說很重要 ── DNA是「有生命的有機體」的基本分子。在我們體內的每個細胞都有數也數不完的DNA分子,而DNA裡面都含有磷。但磷是從哪兒來的呢?怎麼抵達地球呢?

藉凹瑪望遠鏡及羅賽塔號太空探測器的觀測,天文學家已經能夠慢慢開始一點一點回答這些問題。某種程度上來說,他們的研究是回溯了在我們身體裡面的「磷」的故事。

磷,是恆星內部的核反應所製造的。當恆星走完一生時,會把自己的表層拋開,或整個爆炸。這就把磷原子吹到太空裡去了。現在凹瑪望遠鏡發現,磷原子能與氧原子能結合成為「一氧化磷」分子。

根據凹瑪所觀測到的現象,這些一氧化磷分子是受到年輕大質量恆星的高能輻射和震波影響而形成的。年輕大質量恆星會將周圍氣體塵埃雲吹出一個空洞的區域,這些空洞區域的內壁表面,是會優先形成一氧化磷分子的地方。

此外,凹瑪望遠鏡還看出了一個現象:一氧化磷是宇宙中含磷最多的一種分子。但是誰知道它究竟如何抵達地球的呢?這部分已經由歐洲太空總署的羅塞塔號太空船觀測了,對我們太陽系裡的一顆編號為彗星67P的彗星做了一個近距離調查。

彗星是構成行星的基本原料,以冰的型態存在。羅塞塔號太空船發現在彗星67P的原子核中含有一氧化磷分子。顯然,當太陽誕生時,這些分子會被困在最初形成的團塊狀冰凍物質裡,這樣的冰凍物質位在環狀圓盤外側。

因此我們可以了解,一氧化磷分子應該是在星際空間中有大質量恆星的環境中形成,也成為氣體塵埃雲的一部分,像我們的太陽這樣的恆星最後會在這樣的氣體塵埃雲中形成,環繞在年輕恆星周圍的扁平盤裡,最終則誕生出行星。在類似這樣的過程中,一氧化磷分子被困在冰質彗星中,隨之在盤的外側結成團塊。

最後,當彗星撞上剛誕生的行星時,磷也就來到行星上了--包括地球上的磷也是這樣來的。磷可以是構成你、我等等「有生命」生物體的材料!


發現了什麼?

凹瑪望遠鏡這次觀測研究的主題是去探討,在一個名為 AFGL5142的星雲中,有磷分子如何分布。不少新生恆星正在這片巨大的氣體塵埃雲中形成。凹瑪望遠鏡發現兩種有磷分子,一種是一氧化磷(縮寫是PO),一種是氮化磷(縮寫是PN)。結果顯示,一氧化磷分子的含量最豐富。歐洲太空總署的羅賽塔號太空船過去曾拜訪過67P彗星,已發現該彗星含有一氧化磷。如果在67P彗星所認識到的是一項彗星的普遍特徵,那麼彗星確實有機會藉由對地球的撞擊,把磷帶到地球上,進而成為提供生命的基本元素之一。
藉此機會,順便介紹大家認識67P彗星的另一個名字,67P∕楚留莫夫-格拉希門克,這是個好長的名字,原因是,它結合了這顆彗星兩位俄籍發現者的名字。

誰發現的?

進行彗星上和太空中帶磷分子情況的這項研究,由國際團隊執行,成員有太空科學家及天文學者。主持人是義大利的Victor Rivilla 和瑞典的Kathrin Altwegg這兩位,另外還有其他歐洲各國的11位同仁,以及負責操作羅賽塔號太空船所乘載的Rosina(羅系納)儀器的團隊。他們一起把調查的結果發表在英國《皇家天文學會月刊》上。

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