Nuovi indizi sull’origine degli elementi essenziali per la vita

A differenza di altri elementi essenziali come l'idrogeno, l'ossigeno, il carbonio, l'azoto e il calcio, il fosforo è molto raro. Ed è ancora più raro in altre parti del Sistema Solare. L'origine del fosforo presente sul nostro pianeta rimane avvolta nel mistero

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Jacob Moleschott un fisiologo e filosofo del XIX secolo scrisse: “Senza fosforo non ci sarebbe il pensiero”. Il fosforo infatti è uno degli elementi essenziali che costituiscono i nostri corpi e uno tra i più importanti per la vita come la conosciamo.

Il fosforo è utile per la sintesi del DNA, delle membrane cellulari, delle ossa e e dei denti. Fondamentale persino nel microbioma del plancton oceanico. Il fosforo è inoltre una possibile biofirma nella ricerca della vita aliena nel cosmo.

A differenza di altri elementi essenziali come l’idrogeno, l’ossigeno, il carbonio, l’azoto e il calcio, il fosforo è molto raro. Ed è ancora più raro in altre parti del Sistema Solare. L’origine del fosforo presente sul nostro pianeta rimane avvolta nel mistero.

L’enigma della vita e gli elementi essenziali: il fosforo

Victor Rivilla, autore principale di uno studio pubblicato nel gennaio 2020 basato sui risultati dell‘Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) e dallo strumento ROSINA installato a bordo del veicolo spaziale Rosetta, dimostra che il fosforo, presente nel DNA e nelle membrane cellulari, è uno degli elementi essenziali alla base dell’origine della vita.

Matthew Pasek, astrobiologo e geochimico dell’Università della Florida del sud, suggerisce che il fosforo si è condensato all’interno degli asteroidi presenti nel sistema solare esterno prima di fare ritorno nel sistema solare interno, più vicino al Sole, dove parte di esso è finito sul nostro pianeta. 



Il fosforo si trova generalmente allo stato solido, mentre elementi essenziali alla vita come l’idrogeno, l’ossigeno e l’azoto si trovano spesso sotto forma di gas.

Un team di astrobiologi ha trovato una possibile risposta al mistero delle origini del fosforo analizzando 15 stelle che mostrano una chimica particolare. Queste stelle, tutte all’interno della Via Lattea, mostrano un’elevata quantità di fosforo che non può essere giustificata dalle teorie correnti. Lo studio è pubblicato su Nature Comunicazioni.

L’astronomo Thomas Masseron, borsista dellInstituto de Astrofísica de Canarias (IAC) e i suoi colleghi hanno realizzato alcuni modelli per spiegare l’insolita abbondanza di fosforo in queste stelle. Queste stelle potrebbero infatti appartenere allo stesso tipo di astri che alla loro morte hanno disseminato la nostra galassia e il sistema solare di preziosi elementi essenziali come il fosforo.

Come ha spiegato Masseron, i risultati dello studio indicano l’esistenza di una nuova classe di stelle ricche di fosforo (P Rich Stars) che potrebbero spiegare nuovi meccanismi fisici e le reazioni nucleari che avvengono nei loro strati interni.

Questi meccanismi, sostiene Garcia-Hernandez, ricercatore IAC e secondo autore dello studio, potrebbero essere un importante indizio sulle potenziali origini di uno degli elementi essenziali più importanti per la vita come il fosforo.

Lo studio degli spettri stellari, ha spiegato Olga Zamora, coautrice dell’articolo e astronoma IAC, ha permesso di scoprire le abbondanze chimiche di altri elementi essenziali in queste stelle ricche di fosforo, e di escludere definitivamente qualsiasi ulteriore candidato stellare noto che potrebbe spiegare le stelle ricche di questi elementi.

Le stelle ricche di fosforo potrebbero essere nate dalle ceneri di una precedente generazione di stelle giganti che per qualche sconosciuta ragione hanno prodotto un eccesso di questo importante elemento. Il team ritiene che queste stelle siano passate attraverso “una nucleosintesi abbastanza specifica e peculiare”.

Possibili spiegazioni agli elementi essenziali

Le stelle massicce avrebbero rilasciato le loro riserve di fosforo nello spazio interstellare quando sarebbero esplose in una supernova, dando così origine a una nuova classe di stelle ricche di fosforo. Tuttavia, i modelli computerizzati dello scenario suggeriscono che oltre al fosforo le nuove stelle dovrebbero arricchirsi di altri elementi essenziali come il carbonio, sodio e zolfo.

Le “P Rich Star” invece non sembrano seguire questo modello.

Ma la spiegazione dell’insolita abbondanza del fosforo in queste stelle potrebbe essere un’altra. Il fosforo potrebbe essere stato “rubato” da una stella compagna in orbita o prodotto dalla fusione di due stelle.

Un’altra possibile soluzione al mistero potrebbe essere la collisione tra stelle di neutroni che potrebbero arricchire il mezzo interstellare di detriti ed elementi essenziali alla vita come il fosforo. Tuttavia, tutte queste spiegazioni sono contraddette in un modo o nell’altro dalle osservazioni effettive.

Il team ha esplorato tutte le possibili soluzioni, senza escluderne nessuna. Tuttavia la risposta è che ad oggi il mistero rimane irrisolto. Un passo in avanti potrebbe essere fatto studiando queste stelle particolarmente ricche di fosforo utilizzando diverse lunghezze d’onda per saperne di più sulle loro impronte chimiche. 

Il team spera inoltre di individuare altri esempi di queste stelle anomale per vedere se appartengono a una famiglia più ampia con storie altrettanto inspiegabili.

oltre alle nuove osservazioni il team si propone di collaborare con esperti di evoluzione stellare, che ora hanno bisogno di sviluppare nuovi modelli e possibilmente implementare nuova fisica per cercare di riprodurre ciò che è stato scoperto fino ad oggi, e quindi tentare di dare una risposta all’origine di queste misteriose P Rich Stars.

Il team IAC ha ottenuto lo spettro ottico della più brillante delle stelle ricche di fosforo con lo spettrografo Echelle (FIES) che si trova sul Nordic Optical Telescope (NOT) dell’Osservatorio Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma).

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