Fosfor, som är livsviktigt men något sällsynt, kondenseras inuti asteroider i det yttre solsystemet innan de flyttar tillbaka mot solen, där en del av det hamnade på jorden, enligt ny forskning.

Fosfor är ett av de sex huvudelementen som utgör människokroppen, och är en nödvändig byggsten för andra organismer. Dock, till skillnad från väte, syre, kol, kväve och kalcium, fosfor är sällsynt. Det är ännu mer knapphändigt i resten av solsystemet.

Astrobiologer spårar fosfor, hoppas att det leder dem till tecken på annat liv.

Många meteoriter innehåller fosfor, och att veta hur fosfor distribueras genom solsystemet kan hjälpa forskare att avgöra var meteoriterna kom ifrån, beroende på mängden och typen av fosfor de innehåller.

"Fosfor är ett av nyckelelementen i biologi, " säger Matthew Pasek, en astrobiolog och geokemist vid University of South Florida.

Till skillnad från de andra elementen som är nödvändiga för livet, Fosfor finns huvudsakligen i fast form, medan sådana som väte, syre och kväve finns ofta som en gas. "[Att studera fosfor] håller oss jordade i faktiska hårda stenprover. Till skillnad från de andra, det finns ingen tydlig gasform, så måste komma från stenkällor, " säger Pasek. "Vi hoppas kunna knyta det till biologi och liv så småningom."

Hans senaste artikel i vetenskaplig tidskrift Ikaros undersöker fördelningen av gasformig (eller "flyktig") fosfor i det tidiga solsystemet, och vad detta betyder för den nuvarande distributionen av fosfor.

In från kanten

Fosfor tros bildas i hjärtat av exploderande stjärnor eller supernovor. När det gäller vårt tidiga solsystem, allt nära solen förångades, förklarar Pasek. Sedan, när elementen flyttade bort från solen, de blev kallare och började kondensera till fasta ämnen.

Frågan bakom tidningen var:"Om fosfor inte reagerar för att bilda ett fast ämne vid dessa höga temperaturer, då kanske det kan bilda en annan typ av fast material i de kalla områdena, säger Pasek.

Gasen fosfin (PH ₃ ) är den huvudsakliga flyktiga fasen av fosfor vid låga temperaturer. Två olika grupper har föreslagit att fosfin kan spela en aktiv roll i iskemin på solsystemets ytterkanter.

Paseks papper syftar till att bestämma hur snabbt fosfor skulle reagera med fasta ämnen – "mycket snabbt", Pasek skämtar – och sedan hur lång tid det skulle ta att svalna och lockas tillbaka till varmare miljöer. I sista hand, Målet var att bestämma fördelningen av flyktiga former av fosfor, såsom fosfin, och hur de var fördelade över hela solsystemet.

Enligt en teoretisk modell, som kombinerade termodynamik, hastigheter med vilka fosfor reagerar med metaller, och gasdiffusionsmodeller, Paseks forskning fann att det mesta av fosfor borde finnas i fast form överallt i solsystemet, ut till om Saturnus. "Fosfor var utarmat som ett flyktigt ämne i hela det växande solsystemet, och flyktiga former av fosfor skulle ha varit minimala, även i de kallare delarna av solnebulosan, " står det i tidningen.

Meteoriter och fosfor

Fosfor bör också finnas i en form som kallas schreibersite, som är ett mineral som innehåller nickel, järn och fosfor, han säger. "Vi hittar det i meteoriter hela tiden, och i de mer kometära formerna. Det innebär att i stort sett alla meteoriter vi samlar in, som har en liten mängd fosfid, måste bildas i denna region... Denna studie antyder att fosfor för livet kommer från fast form, snarare än fosfor från is."

Mikhail Zolotov, en forskningsprofessor vid Arizona State University som är specialiserad på flyktiga ämnen på andra planeter, konstaterar att både mängden och arterna av fosfor kan påverka den biologiska aktiviteten.

Det var tydligt från tidigare studier av meteoriter att fosfor huvudsakligen finns i mineraler snarare än gaser. "Tidigare modeller för kondensering av het gas från solenergi indikerade bildning av fosforhaltiga mineraler som observerats i meteoriter, säger Zolotov.

Samtidigt som han säger att Paseks papper är ett "anständigt stycke arbete", det är omtvistat att gasen rör sig mot solen, som inte modellerades i tidningen, kan vara snabbare än gasdiffusionen bort från solen. "Tillgängliga meteoritdata indikerar inte fosforutarmning borta från solen ... [och denna hypotes] återstår att bekräftas av data från material från yttre solsystem som kometer, " han säger.

För Pasek, nästa steg i denna forskning är att experimentera med fosfin i laboratoriet, och flytta den till ett mer praktiskt område. "Vi ska ta metallbitar och utsätta dem för fosforhaltig gas och se hur lång tid det tar att göra dessa stenar, " säger han. Han kommer sedan att mata tillbaka den datan till sina modeller.

Den här historien återpubliceras med tillstånd av NASAs Astrobiology Magazine. Utforska jorden och bortom på www.astrobio.net.