Происхождение жизни из «органического супа» — сложный процесс. Для этого требуется множество различных компонентов, собранных в одном месте и в правильных условиях. Хотя точные условия всё ещё являются предметом дискуссии, у учёных есть представление о том, какие элементы периодической таблицы для этого необходимы.

Один из важных компонентов — фосфор, который недавно обнаружен на окраине Млечного Пути. Присутствие этого элемента среди других считается необходимым для формирования основных биохимических молекул. Поэтому наличие фосфора определяет границы зон обитаемости в галактиках. Обычно фосфор образуется в результате гибели массивных звёзд, что делает его наличие на окраине галактики редким явлением. Однако, недавнее открытие фосфора в этой области говорит о возможности существования иных механизмов для его формирования.

Млечный Путь, диаметр которого составляет около 100 000 световых лет, в представлении художника. Источник: Mark Garlick / Science Photo Library / Getty

«Фосфор – элемент, требующий для образования особого, катастрофического события. По распространённому мнению, фосфор образуется в результате вспышек сверхновых звёзд с массой не менее 20 масс Солнца. Они являются источниками сильных энергетических выбросов и серии нуклеосинтезных реакций, в которых формируется не только фосфор, но и множество других тяжёлых элементов», — говорит астроном и химик Люси Зиурис, работающая в Аризонском Государственном Университете и Обсерватории Стюарда. Такова общепринятая точка зрения и открытие фосфора вдали от массивных звёзд или остатков суперновых говорит о том, что существуют и другие пути формирования этого элемента.

Все элементы, которые мы наблюдаем вокруг нас, образуются в звёздах. После образования первых атомов Вселенной из первоначальной плазмы, атомы главным образом состояли из водорода и гелия, а все остальные элементы появились после рождения первых звёзд. Звёзды играют важную роль в синтезе и объединении атомов в своих ядрах, что приводит к формированию более тяжёлых элементов.

Формирование элементов в звезде зависит от её массы. Звёзды размером с наше Солнце и меньше способны поддерживать реакции, в результате которых образуются лёгкие элементы, такие как литий и бериллий при объединении водорода и гелия. Более массивные звёзды могут образовывать более тяжёлые элементы, такие как кислород и азот.

Однако фосфор не образуется в процессе таких реакций внутри звезды. Вспышки суперновых, сопровождающиеся смертью массивных звёзд — один из известных механизмов происхождения фосфора. Вспышки выбрасывают элементы в космическое пространство, рассеивая астроматериалы в межзвёздной среде, где они могут быть поглощены новыми поколениями звёзд, а также кометами и планетами.

Массивные звёзды могут образовываться только в тех регионах, где имеется достаточно материала для их питания. По мере удаления от центра галактики плотность вещества снижается — окраины галактик обычно населены массивными звёздами. Поэтому присутствие фосфора в облаке под названием WB89-621, находящемся примерно в 74 000 световых годах от центра Млечного Пути,  представляет для астрохимиков загадку.

«Обнаружение фосфора на границе галактики вызывает вопросы и вносит дополнительный элемент в нашу паззл. Присутствие фосфора в этой области говорит о том, что процесс его формирования сложнее и не ограничивается только вспышками сверхновых», — поясняет химик Лилия Коэлемей, сотрудничающая с Аризонским Государственным Университетом.

Существуют два основных объяснения данного явления. Одно из них связано с моделью «галактического фонтана», которая предполагает перемещение элементов из внутренних регионов галактики во внешние через вспышки сверхновых, выбрасывающих вещество из галактического диска в гало и последующее его охлаждение и возврат. Однако данное объяснение вызывает сомнения, так как наблюдательных данных о галактических фонтанах пока недостаточно.

Другое объяснение связано с возможностью образования фосфора в регионе вокруг ядра менее массивных звёзд путём захвата нейтронов. Здесь изотопы кремния могут захватывать дополнительные нейтроны для образования фосфора.

Открытие фосфора на окраине Млечного Пути — захватывающее и важное исследование, ценное для понимания процессов формирования жизни во Вселенной. Этот элемент является последним из NCHOPS — азот, углерод, водород, кислород, фосфор и сера, необходимых блоков для возникновения жизни и которые определяют зоны обитаемости в галактике. Прежде астрономы не обращали особого внимания на окраины галактик в поисках экзопланет с биомаркерами, поскольку считали, что в отдалённых от центра галактик регионах недостаточно фосфора. Однако данное открытие позволяет расширить области поисков.