Ключевой ингредиент жизни обнаружен на краю галактики Млечный Путь

Создание жизни из органического супа — сложное дело. Понадобится много ингредиентов, собранных в одном месте и находящихся в правильных условиях.

Хотя точные условия для появления жизни все еще являются предметом споров, есть хорошее представление о том, какие элементы таблицы Менделеева при этом необходимы.

Один важнейший ингредиент – фосфор – только что был обнаружен на окраине галактики Млечный Путь — и это одно из последних мест, где ученые ожидали его увидеть. Все потому, что там обычно не встречаются большие звезды, ответственные за образование фосфора.

«Чтобы произвести фосфор, необходимо какое-то мощное событие», — говорит астроном и химик Люси Зиурис из Университета Аризоны, автор исследования. «Считается, что фосфор образуется при взрывах сверхновых, а для этого нужна звезда, масса которой как минимум в 20 раз превышает массу Солнца».

Во всяком случае, так гласит общепринятая точка зрения. Открытие фосфора вдали от массивных звезд или остатков сверхновых предполагает, что могут быть какие-то другие способы создания жизненно важного элемента.

Почти все элементы, которые мы видим вокруг себя, созданы звездами. Когда первые атомы Вселенной образовались из первичной плазмы, они приняли преимущественно форму водорода и небольшого количества гелия; все остальное не появилось, пока не появились звезды. Они — больше, чем просто огни в ночном небе; это шары плазмы, разбивающие атомы, соединяющие элементы в своих ядрах для создания более тяжелых элементов.

Но количество элементов, которые производит звезда, зависит от ее массы. Звезды размером с Солнце и меньше могут производить реакции термоядерного синтеза, в результате которых образуются легкие элементы, такие как литий и берилий, при синтезе водорода и гелия. Другая форма синтеза может происходить в гораздо более крупных звездах, в результате чего могут образовываться такие элементы, как кислород и азот.

Фосфора нет ни в одной цепочке звездного синтеза; но известен один из способов его образования – взрывы сверхновых.

У взрывов сверхновых есть еще одно преимущество, которое случается только со звездами большой массы: они выбрасывают элементы в космос, засеивая межзвездную среду тяжелыми ингредиентами, которые поглощаются новыми поколениями звезд и другими объектами, такими как кометы и планеты.

Но массивные звезды могут появляться только в регионах, где достаточно материала для их образования. Чем дальше от центра галактики, тем меньше становится материи, поэтому не ожидается, что массивные звезды смогут формироваться на окраинах.

Это делает открытие фосфора в облаке, известном как WB89-621, расположенном примерно в 74 000 световых годах от центра Млечного Пути, большой загадкой.

«Фосфор, который мы обнаружили, находится на краю галактики, где его не должно быть», — говорит химик Лилия Кулемей, автор исследования. «И это означает, что должен быть какой-то другой способ создания фосфора».

Есть два основных объяснения. Один из них — галактический фонтан. Это модель, которая предполагает, что элементы переносятся из внутренних областей галактики во внешние области посредством взрывов сверхновых, которые выбрасывают материал из галактического диска в гало, где он охлаждается и выпадает обратно вниз.

Это маловероятно, говорят исследователи; наблюдательных данных о галактических фонтанах мало, да и материал они все равно не перенесут достаточно далеко.

Но есть и другая возможность. Несколько лет назад астрономы обнаружили, что менее массивные звезды тоже могут производить фосфор. Не не при взрыве, а в области вокруг их ядра в результате процесса, известного как захват нейтронов. Там изотопы кремния могут улавливать лишние нейтроны для образования фосфора.

Открытие фосфора вдали от источника любой сверхновой предполагает, что эта модель может быть верной.

И это действительно захватывающая новость, потому что фосфор — последний из так называемых элементов NCHOPS — азота, углерода, водорода, кислорода, фосфора и серы — который был обнаружен на окраинах галактики.

«Чтобы планета была пригодна для жизни в том виде, в каком мы ее знаем, у вас должны быть все элементы NCHOPS, и их присутствие определяет галактическую обитаемую зону», — говорит Люси Зиурис. «После того, как мы открыли фосфор, все элементы NCHOPS теперь были обнаружены на краю галактики, что расширяет обитаемую зону до самой окраины Млечного Пути».

Ранее астрономы не рассматривали окраины галактики в поисках внесолнечной жизни, потому что считали, что там недостаточно фосфора. Это открытие означает, что теперь можно будет расширить поиск.

«Мы надеемся, что обнаружение фосфора на краю галактики может стимулировать исследования далеких экзопланет», — говорят ученые.

Работа была опубликована в журнале Nature.