Zentraler Baustein für Pflanzen und Tiere Phosphor: Wie das Leben auf die Erde kam

22. Januar 2020, 10:07 Uhr

Ob Pflanzen oder Tiere: Kein Lebewesen kommt ohne Phosphor aus. Das Element ist im Universum aber sehr selten. Wie es auf die Erde gekommen ist, haben Astronomen und ESA jetzt in einem gemeinsamen Projekt erforscht.

von Clemens Haug

Phosphor kennen viele als den weißen Phosphor, der leicht in Brand gerät, wenn er mit Luft in Berührung kommt. Doch das ist nur eine Variante des extrem vielseitigen Elements. Unsere Erbinformation beispielsweise, die DNA, wird von Phosphaten zusammengehalten. Und das Adenosintriphosphat ist der Treibstoff, der unsere Muskeln mit Energie versorgt. Phosphor ist also eine Voraussetzung für Leben.

Wie ist Phosphor auf die Erde gekommen?

Astrophysiker und Biologen stehen deshalb seit langem vor dem Rätsel, dass Phosphor im Universum deutlich seltener vorkommt als in den Lebewesen auf der Erde. Wenn dieses wichtige Element so selten ist, wie ist es dann entstanden und in welcher Form ist es auf unseren Planeten gekommen? Ein Team von Forschern der Europäischen Südsternwarte (ESO) und der Europäischen Weltraumagentur (ESA) hat nun eine neue Theorie dazu.

Das lebenswichtige Element könnte demnach bei der Geburt der Sonne in einer Sterngeburtsregion entstanden sein. Und es ist wahrscheinlich durch Meteoriten und andere herabfallende Himmelskörper auf die Erde gekommen. Nur so konnten die entstehenden Lebensformen auf die richtigen Phosphorverbindungen zugreifen, erklärt die Physik-Professorin Kathrin Altwegg von der Universität Bern, die an der neuen Studie beteiligt war.

Auf der Erde war es am Anfang sehr heiß, dadurch gab es kein Wasser an der Oberfläche und auch alle Gase sind entwichen. Es gab also auch kein Phosphormonoxid, was die Form von Phosphor ist, die nötig ist für die Entstehung von Leben. Wir haben sonst zwar viel Phosphor im Erdmantel drin, aber das ist nicht zugänglich. Sie brauchen chemisch aktives Phosphor, um das Leben zu starten.

Professorin Kathrin Altwegg, Physikalisches Institut, Universität Bern

Phosphor entsteht bei einer Supernova

Wie die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" berichten, liefern zwei einzelne Untersuchungen neue Hinweise für die Theorie. Ein Team von Astronomen hat dazu die Sternentstehungsregion AFGL.5142 mit dem Radioteleskop ALMA der Europäischen Südsternwarte näher analysiert. Diese Region befindet sich im Perseusarm unserer Galaxie und ist rund 7.000 Lichtjahre von der Sonne entfernt.

Dort konnten die Forscher sehen, dass gesuchte Phosphorverbindungen wahrscheinlich durch zwei Prozesse entstehen. Einerseits sind das Schockwellen von Materie, die sehr massive Sterne während ihrer Geburt ins All hinaus blasen. Dieser Materialauswurf reißt breite Tunnel in den kosmischen Staub rund um den entstehenden Stern.

Dort werden die Moleküle zweitens von UV-Strahlen der jungen Sterne beschossen. Bei dieser photochemischen Reaktion an den Rändern dieser Tunnel entstehen die gesuchten Phosphorverbindungen. Das zeigen die Beobachtungsdaten.

Auch unser Sonnensystem stammt aus einer Sternentstehungsregion

Der zweite Hinweis stammt von der ESA-Sonde Rosetta. Sie hat mit dem ROSINA-Instrument unter anderem den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko untersucht. In dessen Eis fanden die Forscher ebenfalls die gesuchten Phosphorverbindungen. Die Vermutung: Die Wände der Tunnel um die entstehenden Sterne fallen irgendwann selbst zu Sternen zusammen. In diesem Prozess frieren die Phosphorverbindungen aus und klumpen erst zu Staubkörnen, später zu Felsen und dann zu Kometen zusammen.

67P/Churyumov-Gerasimenko ist wahrscheinlich selbst ein solches Überbleibsel aus der Zeit, als die Sonne und unser Planetensystem in einer Sternentstehungsregion geboren wurden. Die Phosphorverbindungen und damit die Voraussetzung für das Leben könnten dann über kleine abfallende Felsbrocken dieser Kometen auf die Erde gekommen sein.