Comment le phosphore est venu du froid

Anonim

Selon de nouvelles recherches, le phosphore, vital pour la vie mais assez rare, s'est condensé à l’intérieur des astéroïdes du système solaire externe avant de revenir vers le soleil.

Le phosphore est l'un des six principaux éléments constitutifs du corps humain et constitue un élément essentiel pour d'autres organismes. Cependant, contrairement à l'hydrogène, à l'oxygène, au carbone, à l'azote et au calcium, le phosphore est rare. C'est encore plus rare dans le reste du système solaire.

Les astrobiologistes suivent le phosphore en espérant que cela les conduise à des signes d'une autre vie.

De nombreuses météorites contiennent du phosphore et le fait de savoir comment le phosphore est distribué dans le système solaire pourrait aider les scientifiques à déterminer l'origine des météorites, en fonction de la quantité et du type de phosphore qu'elles contiennent.

"Le phosphore est l'un des éléments clés de la biologie", explique Matthew Pasek, astrobiologiste et géochimiste à l'Université de Floride du Sud.

Contrairement aux autres éléments essentiels à la vie, le phosphore se trouve principalement sous forme solide, alors que l'hydrogène, l'oxygène et l'azote sont souvent utilisés comme gaz. "(Etudier le phosphore) nous permet de rester ancrés dans des échantillons de roches dures. Contrairement aux autres, il n’existe pas de forme de gaz évidente, elle doit donc provenir de sources rocheuses", explique M. Pasek. "Nous espérons pouvoir lier cela à la biologie et à la vie."

Son article récent dans la revue scientifique Icarus étudie la distribution du phosphore gazeux (ou "volatil") dans le système solaire précoce, et ce que cela signifie pour la répartition actuelle du phosphore.

À partir du bord

On pense que le phosphore se forme dans le cœur des étoiles ou des supernovae qui explosent. Dans le cas de notre premier système solaire, tout ce qui était proche du soleil était vaporisé, explique Pasek. Alors que les éléments s'éloignaient du soleil, ils se sont refroidis et ont commencé à se condenser en solides.

La question derrière le papier était, "Si le phosphore ne réagit pas pour former un solide à ces températures élevées, alors peut-être il peut former un type différent de solide dans le froid", dit Pasek.

La phosphine gazeuse (PH 3) est la principale phase volatile du phosphore à basse température. Deux groupes différents ont proposé que la phosphine puisse jouer un rôle actif dans la chimie de la glace sur les bords extérieurs du système solaire.

L'article de Pasek vise à déterminer la rapidité avec laquelle le phosphore réagirait avec les solides - "très rapidement", renchérit Pasek - et ensuite combien de temps il faudrait pour refroidir et être attiré vers des environnements plus chauds. En fin de compte, l’objectif était de déterminer la distribution des formes volatiles du phosphore, telles que la phosphine, et leur répartition dans le système solaire.

Selon un modèle théorique combinant la thermodynamique, les taux de réaction du phosphore avec les métaux et les modèles de diffusion gazeuse, les recherches de Pasek ont ​​montré que la majeure partie du phosphore devrait se trouver dans le système solaire, autour de Saturne. "Le phosphore a été appauvri en tant que volatil dans tout le système solaire en développement, et les formes volatiles de phosphore auraient été minimales, même dans les régions les plus froides de la nébuleuse solaire", indique l'article.

Météorites et phosphore

Le phosphore devrait également exister sous une forme appelée schreibersite, un minéral contenant du nickel, du fer et du phosphore, dit-il. "Nous le trouvons constamment dans les météorites et dans les formes les plus cométaires. Cela signifie que presque toutes les météorites que nous collectons, qui contiennent une petite quantité de phosphure, doivent se former dans cette région."

.

Cette étude implique que le phosphore pour la vie provient de la forme solide, plutôt que du phosphore de la glace. "

Mikhail Zolotov, professeur de recherche à l'Arizona State University, spécialisé dans les éléments volatiles sur d'autres planètes, note que l'abondance et les espèces de phosphore pourraient affecter l'activité biologique.

Il ressort clairement d'études antérieures sur les météorites que le phosphore est principalement présent dans les minéraux plutôt que dans les gaz. "Les modèles antérieurs de condensation du gaz de composition solaire chaud indiquaient la formation de minéraux phosphorés observés dans les météorites", explique Zolotov.

Bien que l'article de Pasek soit un "travail décent", il est controversé que le mouvement du gaz vers le soleil, qui n'était pas modélisé dans le papier, puisse être plus rapide que la diffusion du gaz loin du soleil. "Les données disponibles sur les météorites n'indiquent pas une diminution du phosphore loin du soleil

.

(et cette hypothèse) reste à confirmer par des données provenant de matériaux extérieurs du système solaire tels que les comètes », explique-t-il.

Pour Pasek, la prochaine étape de cette recherche consiste à expérimenter la phosphine en laboratoire et à la déplacer dans un domaine plus pratique. "Nous allons prendre des morceaux de métal et les exposer au gaz contenant du phosphore et voir combien de temps cela prendra pour fabriquer ces roches", dit-il. Il transmettra ensuite ces données à ses modèles.

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