W 2020 roku w chmurach na Wenus wykryto oznaki występowania związku o nazwie fosfina, sugerując, iż może to być oznaka występowania życia. Później wyniki te zostały zanegowane przez innych naukowców, aczkolwiek dyskusja naukowa nadal trwa, a fosfina nadal uważana jest za potencjalną biosygnaturę, gdyż jest niewiele naturalnych źródeł jej wytwarzania w atmosferach planet typu ziemskiego. Przykładowo na Ziemi wytwarzana jest jako produkt uboczny rozkładu materii organicznej na bagnach.

Natomiast w atmosferach dużych gazowych planet, takich jak Jowisz czy Saturn, fosfina może tworzyć się w sposób naturalny, bez udziału mikroorganizmów. Cząsteczka fosfiny zawiera atom fosforu i trzy atomy wodoru. Jest mocno toksycznym, wybuchowym, gazem.

Najnowsze doniesienie w „Science” na temat fosfiny dotyczy brązowego karła, czyli obiektu pośredniego pomiędzy planetami a gwiazdami. Naukowcy raportują wyniki obserwacji starego, chłodnego brązowego karła o nazwie Wolf 1130C, wykonane przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba.

Zagadką jest tym razem jednak nie samo znalezienie fosfiny w atmosferze Wolf 1130C, a fakt, iż nie wykryto jej w atmosferach dużych gazowych planet i brązowych karłów. Nie ma tutaj też twierdzenia o biologicznym pochodzeniu fosfiny.

W atmosferach bogatych w wodór, a takie mają Jowisz czy Saturn, fosfina powinna powstawać w procesach naturalnych. Dlatego naukowcy przewidują, iż atmosfery dużych gazowych planet oraz brązowych karłów powinny ją posiadać. Fosfina jest jednak bardzo trudna do wykrycia.

Brązowy karzeł Wolf 1130C krąży w układzie Wolf 1130ABC odległym od nas o 54 lat świetlne w kierunku konstelacji Łabędzia. Porusza się po szerokiej orbicie wokół ciasnego układu podwójnego gwiazd, z których jedna to chłodna czerwona gwiazda (Wolf 1130A), a drugą jest masywny biały karzeł (Wolf 1130B).

Po wykryciu fosfiny w atmosferze obiektu Wolf 1130C naukowcy zastosowali technikę modelowania, zwaną wyszukiwaniem atmosferycznym (ang. atmospheric retrievals), aby ustalić jej obfitość. „Technika ta wykorzystuje dane z Teleskopu Webba, aby określić, jak dużo każdego z rodzajów gazu powinno być w atmosferze. To jak inżynieria wsteczna smakowitego ciastka, gdy kucharz nie chce zdradzić przepisu” – porównuje Eileen Gonzales z Uniwersytetu Stanowego San Francisco, współautorka pracy. Okazało się, że fosfina występuje w obfitości 100 części na miliard.

Odkrycie zrodziło pytanie, dlaczego nie znaleziono fosfiny w innych przypadkach. Jedną z przyczyn może być mała obfitość metali w atmosferze Wolf 1130C, co wpływa na reakcje chemiczne. Być może w zwykłych warunkach fosfor wiąże się w inną cząsteczkę, znaną jako trójtlenek fosforu. Z kolei w ubogiej w metale atmosferze (w astronomicznym rozumieniu terminu „metal”, czyli jako pierwiastki cięższe niż wodór i hel) nie ma wystarczająco dużo tlenu, aby wychwycić fosfor, co pozwala na powstawanie fosfiny.

Inna hipoteza zakłada, że fosfor został wytworzony lokalnie w systemie Wolf 1130ABC, szczególnie przez białego karła Wolf 1130B. Biały karzeł może akreować (pobierać) materię na siebie i przy odpowiednich warunkach przejść reakcję termojądrową na swojej powierzchni, co obserwujemy jako tzw. wybuch gwiazdy nowej. Inne badania sugerują, że istotna część fosforu w Drodze Mlecznej mogła powstać właśnie w efekcie takich wydarzeń.

W przypadku gwiazdy Wolf 1130B nie obserwowaliśmy wybuchu nowej, ale system znamy dopiero od nieco ponad stu lat, więc może to po prostu pozostałość po dużo dawniejszym wybuchu.

Artykuł opisujący odkrycie ukazał się w czasopiśmie „Science”. Pierwszym autorem pracy jest Adam Burgasser z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego (USA).

cza/ zan/