Fosforo e ossigeno tra stelle in formazione

Due atomi, uno di fosforo (P) e uno di ossigeno (O), legati insieme a formare una molecola, denominata P-O, che gioca un ruolo importante nella chimica della vita ed è considerata uno tra i mattoni che costituivano i primi organismi viventi: questa molecola è stata individuata per la prima volta in due regioni di formazione stellare nella nostra Galassia da un gruppo internazionale di ricercatori a guida INAF.

Una scoperta, quella della molecola P-O, che può gettare nuova luce sulle origini della vita nell'universo. I composti chimici contenenti fosforo, come fosfolipidi e fosfati, sono infatti essenziali per la struttura delle cellule e per il trasferimento di energia al loro interno.

"Uno dei componenti fondamentali del DNA è già disponibile nel gas che forma i pianeti"

Particolarmente importante è proprio il legame chimico tra fosforo e ossigeno nella molecola P-O, determinante nella formazione della struttura dell'acido desossiribonucleico (DNA), la macromolecola che custodisce le informazioni genetiche degli organismi viventi. «Nonostante la sua rilevanza astrobiologica, la molecola P-O non era mai stata individuata nelle regioni dello spazio dove si stanno formando nuove stelle», commenta Víctor Rivilla, astronomo dell'INAF presso l'Osservatorio Astrofisico di Arcetri (OAA) a Firenze, che ha guidato lo studio. «Per questo abbiamo spinto le nostre indagini proprio in quelle zone, avviando un programma di ricerca specifico: trovarle là avrebbe significato che uno dei componenti fondamentali del DNA è già disponibile nel gas che formerà i pianeti, i luoghi migliori dove può aver origine la vita».

La scoperta, che verrà pubblicata in un articolo sulla rivista The Astrophysical Journal, è stata ottenuta grazie alle osservazioni condotte con il radiotelescopio dell'Istituto di Radioastronomia Millimetrica (IRAM) a Pico Veleta, in Spagna. I risultati presentati nel lavoro indicano che l'abbondanza di fosforo nelle regioni di formazione stellare è oltre dieci volte maggiore di quanto finora ritenuto. «Questa indagine ci rivela che il fosforo è un ingrediente importante e relativamente abbondante per "cucinare" stelle, pianeti e forse anche la vita», aggiunge Francesco Fontani (INAF-OAA), tra i coautori del lavoro.

Il gruppo di formazione stellare che è attivo presso l'Osservatorio Astrofisico di Arcetri dell'INAF è leader a livello mondiale nella rilevazione e nello studio di molecole interstellari particolarmente interessanti nel campo dell'astrobiologia. «Alcuni anni fa, abbiamo scoperto la presenza dello zucchero più elementare, il glicolaldeide, in una regione di formazione stellare. Sia gli zuccheri che i composti del fosforo sono gli elementi costitutivi della doppia elica del DNA» afferma Maite Beltrán (INAF-OAA), che ha partecipato allo studio.

«Così, passo dopo passo, i nostri risultati ci stanno aiutando a comprendere come potrebbe essere stata originata la vita nello spazio».

Queste prime rilevazioni del legame chimico P-O verso le regioni di formazione stellare hanno profonde implicazioni per la chimica prebiotica. «Finora erano state studiate in dettaglio nelle "culle" stellari solo molecole contenenti idrogeno, carbonio, ossigeno e azoto» dice Jesús Martín-Pintado (CAB-CSIC ). «Con la nostra scoperta possiamo iniziare a studiare anche la chimica del fosforo nel mezzo interstellare, che ci darà importanti indizi su come la complessità chimica possa svilupparsi per formare molecole più complesse e di interesse astrobiologico.»

Con la scoperta della molecola P-O in zone dove nasceranno nuove stelle, e con molta probabilità nuovi sistemi planetari, si apre una nuova e promettente branca della ricerca di molecole prebiotiche, come sottolinea Paola Caselli, direttrice dell'Istituto Max Planck per la Fisica Extraterrestre, anche lei nel team che ha condotto lo studio: «La ricerca di molecole prebiotiche in regioni di formazione stellare è appena iniziata, ma il fatto di aver individuato un altro elemento costitutivo della vita porta ancora più entusiasmo nel campo dell'astrochimica. Il futuro di questo settore di ricerca è luminoso, grazie anche ai grandi strumenti che abbiamo oggi a disposizione, come i telescopi IRAM e Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA)».

Per saperne di più:
First detections of the key prebiotic molecule PO in star-forming regions
Nel team hanno collaborato anche scienziati del Centro di Astrobiologia (CAB-CSIC) di Madrid e dell'Istituto Max Planck per la Fisica Extraterrestre a Garching, in Germania.