En forskare från Southwest Research Institute har identifierat stjärnfosfor som en trolig markör för att begränsa sökandet efter liv i kosmos. Hon har utvecklat tekniker för att identifiera stjärnor som sannolikt kommer att vara värd för exoplaneter, baserat på sammansättningen av stjärnor som är kända för att ha planeter, och föreslår att kommande studier inriktar sig på stjärnfosfor för att hitta system med störst sannolikhet för att vara värd för livet som vi känner det.

"När man söker efter exoplaneter och försöker se om de är beboeliga, det är viktigt att en planet lever med aktiva cykler, vulkaner och plattektonik, " sa SwRI:s Dr. Natalie Hinkel, en planetarisk astrofysiker och huvudförfattare till en ny artikel om denna forskning i Astrophysical Research Letters. "Min medförfattare, Dr Hilairy Hartnett, är oceanograf och påpekade att fosfor är livsviktigt för allt liv på jorden. Det är viktigt för skapandet av DNA, cellmembran, ben och tänder hos människor och djur, och till och med havets mikrobiom av plankton."

Att bestämma elementarförhållandena för exoplanetära ekosystem är ännu inte möjligt, men det antas allmänt att planeter har sammansättningar som liknar deras värdstjärnor. Forskare kan mäta mängden grundämnen i en stjärna spektroskopiskt, studerar hur ljus interagerar med elementen i en stjärnas övre lager. Med hjälp av dessa data, forskare kan sluta sig till vad en stjärnas kretsande planeter är gjorda av, använder stjärnsammansättning som en proxy för sina planeter.

På jorden, nyckelelementen för biologi är kol, väte, kväve, syre, fosfor, och svavel (eller CHNOPS). I dagens hav, Fosfor anses vara det ultimata begränsande näringsämnet för livet eftersom det är den minst tillgängliga kemikalien som behövs för biokemiska reaktioner.

Hinkel använde Hypatia Catalogue, en allmänt tillgänglig stjärndatabas hon utvecklade, att bedöma och jämföra kolet, kväve, kisel, och fosformängdsförhållanden för närliggande stjärnor med de i genomsnittlig marin plankton, jordskorpan, samt bulksilikat på jorden och Mars.

"Men det finns så lite fosforstjärnöverflödsdata, ", sa Hinkel. "Fosfordata finns endast för cirka 1 % av stjärnorna. Det gör det verkligen svårt att lista ut några tydliga trender mellan stjärnorna, än mindre fosfors roll i utvecklingen av en exoplanet."

Det är inte så att stjärnorna nödvändigtvis saknar fosfor, men det är svårt att mäta elementet eftersom det detekteras i ett område av ljusspektrumet som vanligtvis inte observeras:vid kanten av de optiska (eller visuella) våglängderna för ljus och infrarött ljus. De flesta spektroskopiska studier är inte inställda för att hitta element i det smala området.

"Vår sol har relativt hög fosfor och jordens biologi kräver en liten, men märkbart, mängd fosfor, " fortsatte Hinkel. "Så, på steniga planeter som bildas runt värdstjärnor med mindre fosfor, det är troligt att fosfor kommer att vara otillgänglig för potentiellt liv på den planetens yta. Därför, vi uppmanar det stellara överflödssamhället att göra fosforobservationer till en prioritet i framtida studier och teleskopkonstruktioner."

Går vidare, dessa fynd kan revolutionera val av målstjärnor för framtida forskning och befästa rollen som element spelar i exoplanetdetektion, bildning och beboelighet.