ALMA y Rosetta mapean el viaje del fósforo.

El fósforo, presente en nuestro ADN y en nuestras membranas celulares, es un elemento esencial para la vida tal y como la conocemos. Pero aún no sabemos cómo llegó a la Tierra primitiva. Un equipo de astrónomos ha rastreado el viaje del fósforo, desde las regiones de formación de estrellas hasta los cometas, combinando las capacidades de ALMA y de la sonda Rosetta, de la Agencia Espacial Europea. Su investigación muestra, por primera vez, dónde se forman moléculas que contienen fósforo, cómo se transporta este elemento en los cometas, y cómo una molécula en particular puede haber jugado un papel crucial en el inicio de la vida en nuestro planeta.

“La vida apareció en la Tierra hace unos 4.000 millones de años, pero todavía no conocemos los procesos que lo hicieron posible”, afirma Víctor Rivilla, autor principal de un nuevo estudio publicado hoy en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Los nuevos resultados de la instalación ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), de la cual es socio el Observatorio Europeo Austral (ESO), y del instrumento ROSINA, a bordo de Rosetta, muestran que el monóxido de fósforo es una pieza clave en el rompecabezas del origen de la vida.

Con las capacidades de ALMA, que permitió una mirada profunda y detallada de la región de formación de estrellas AFGL 5142, los astrónomos pudieron identificar dónde se forman algunas moléculas portadoras de fósforo, como el monóxido de fósforo. Entre las estrellas, hay regiones de gas y polvo en forma de nubes en las que nacen nuevas estrellas y sistemas planetarios, haciendo de estas nubes interestelares los lugares ideales para iniciar la búsqueda de los ladrillos básicos necesarios para la construcción de la vida.

Las observaciones de ALMA mostraron que las moléculas portadoras de fósforo se crean a medida que se forman estrellas masivas. Los flujos de gas que emanan de las estrellas masivas jóvenes abren cavidades en las nubes interestelares. En las paredes de esas cavidades, se forman moléculas que contienen fósforo a través de la acción combinada de choques y radiación de la estrella que está naciendo. Los astrónomos también han demostrado que el monóxido de fósforo es la molécula portadora de fósforo más abundante en las paredes de la cavidad.

Tras buscar esta molécula en las regiones de formación estelar con ALMA, el equipo europeo pasó a un objeto del Sistema Solar: el ahora famoso cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. La idea era seguir el rastro de estos compuestos portadores de fósforo. Si las paredes de la cavidad colapsan para formar una estrella (en concreto una menos masiva, como el Sol), el monóxido de fósforo puede congelarse y quedar atrapado en los granos de polvo helados que permanecen alrededor de la nueva estrella. Incluso antes de que la estrella esté completamente formada, esos granos de polvo se unen para formar guijarros, rocas y, en última instancia, cometas, que se convierten en transportadores de monóxido de fósforo.

ROSINA, que proviene de Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis (espectrómetro orbital de Rosetta para el análisis iónico y neutral), recopiló datos de 67P durante dos años mientras Rosetta orbitaba el cometa. Anteriormente, equipos de astrónomos ya habían encontrado indicios de fósforo en los datos de ROSINA, pero no sabían qué molécula lo había llevado hasta allí. Kathrin Altwegg, investigadora principal de Rosina y una de las autoras del nuevo estudio, ofreció una pista sobre cuál podría ser esa molécula después de ser abordada en una conferencia por un astrónomo que estudiaba regiones de formación de estrellas con ALMA: “Ella dijo que el monóxido de fósforo sería un candidato muy probable, así que volví a nuestros datos y ¡allí estaba!”.

Esta primera detección de monóxido de fósforo en un cometa ayuda a los astrónomos a establecer una conexión entre las regiones de formación de estrellas, donde se crea la molécula, hasta la Tierra.

“La combinación de los datos ALMA y ROSINA ha revelado una especie de hilo químico durante todo el proceso de formación estelar en el que el monóxido de fósforo juega el papel principal”, afirma Rivilla, investigador del Observatorio Astrofísico Arcetri del INAF (Instituto Nacional de Astrofísica de Italia).

“El fósforo es esencial para la vida tal y como la conocemos”, añade Altwegg. “Dado que es muy probable que los cometas proporcionaran grandes cantidades de compuestos orgánicos a la Tierra, el monóxido de fósforo detectado en el cometa 67P puede fortalecer el vínculo entre los cometas y la vida en la Tierra”.

Este intrigante viaje podría documentarse finalmente gracias a los esfuerzos de colaboración entre profesionales de la astronomía. “La detección del monóxido de fósforo se debió claramente a un intercambio interdisciplinar entre telescopios basados en tierra e instrumentos situados en el espacio”, dice Altwegg.

Leonardo Testi, astrónomo de ESO y responsable de operaciones de ALMA en Europa, concluye: “Entender nuestros orígenes cósmicos, incluyendo cuán comunes son las condiciones químicas favorables para el surgimiento de la vida, es un tema importante de la astrofísica moderna. Mientras que ESO y ALMA se centran en las observaciones de moléculas en sistemas planetarios jóvenes distantes, la exploración directa del inventario químico dentro de nuestro Sistema Solar es posible gracias a misiones de la ESA como Rosetta. La sinergia entre las instalaciones terrestres y espaciales líderes en el mundo, a través de la colaboración entre ESO y la ESA, es un poderoso activo para los investigadores europeos y da lugar a descubrimientos transformadores como el que se da a conocer en este artículo”.

Este trabajo de investigación se ha presentado en un artículo científico que aparece en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

El equipo está formado por V. M. Rivilla (INAF-Observatorio Astrofísico de Arcetri, Florencia, Italia [INAF-OAA]); M. N. Drozdovskaya (Centro para el estudio del Espacio y la Habitabilidad, Universidad de Berna, Suiza [CSH]); K. Altwegg (Instituto de Física, Universidad de Berna, Suiza); P. Caselli (Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, Garching, Alemania); M. T. Beltrán (INAF-OAA); F. Fontani (INAF-OAA); F.F.S. van der Tak (Instituto SRON de Estudios Espaciales de los Países Bajos y Instituto de Astronomía Kapteyn, Universidad de Groninga, Países Bajos); R. Cesaroni (INAF-OAA); A. Vasyunin (Universidad Federal de los Urales, Ekaterimburgo, Rusia, y Universidad de Ciencias Aplicadas de Ventspils, Letonia); M. Rubin (CSH); F. Lique (LOMC-UMR, CNRS–Universidad Le Havre, Francia); S. Marinakis (Universidad del Este de Londres, y Universidad Queen Mary de Londres, Reino Unido); L. Testi (INAF-OAA, ESO Garching, y Grupo de Excelencia “Universo”, Alemania); y el equipo de ROSINA (H. Balsiger, J. J. Berthelier, J. De Keyser, B. Fiethe, S. A. Fuselier, S. Gasc, T. I. Gombosi, T. Sémon, C. -y. Tzou).