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Présent dans notre ADN et nos membranes cellulaires, le phosphore est essentiel à la vie, mais les modalités de son arrivée sur la Terre primitive demeurent inconnues. Une équipe est toutefois parvenue à retracer son parcours depuis les régions de formation stellaire jusqu’aux comètes : site de production des molécules contenant du phosphore, transport cométaire et rôle joué par une molécule particulière dans l’apparition de la vie sur notre planète © Eso

Le phosphore est un élément essentiel à la vie. Mais jusqu'à peu, on ignorait comment il était arrivé sur Terre. Une étude réalisée en utilisant les données de l’observatoire Alma, au Chili, et les données de la sonde Rosetta, éclaire un peu ce mystère.

Alma (pour Atacama Large Millimeter/Submillimiter Array), un observatoire millimétrique, étudie entre autres les grands nuages interstellaires dans lesquels se forment les prochaines générations d’étoiles. Les observations d’Alma ont montré que dans la région nommée AFGL 5142, des molécules phosphorées accompagnaient la formation des étoiles.

Les flux de gaz issus des jeunes étoiles massives créent des cavités au sein des nuages interstellaires. Sous les effets combinés des chocs et du rayonnement en provenance de la jeune étoile, des molécules contenant du phosphore se forment sur les parois de ces cavités – en particulier le monoxyde de phosphore, la molécule phosphorée la plus abondante dans ces régions.

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Les antennes Alma sur le plateau de Chajnantor, à 5000 mètres d’altitude © Alma (Eso/NAOJ/NRAO)/W. Garnier

Après avoir identifié cette molécule dans plusieurs régions stellaires au moyen d’Alma, l’équipe européenne s’est concentrée sur un objet du Système solaire : la désormais célèbre comète Tchourioumov-Guerassimenko étudiée par la sonde Rosetta. L’idée était de suivre la trace de ces composés phosphorés.

Si les parois de la cavité s’effondrent pour donner lieu à une étoile – de faible masse, telle le Soleil en l’occurrence – le monoxyde de phosphore est susceptible de geler et de se retrouver piégé au sein de grains de poussière glacés qui demeurent en périphérie de la nouvelle étoile. Avant même que l’étoile ne soit complètement formée, ces grains de poussière s’agglutinent et se constituent en cailloux, en rochers, et finalement en comètes, qui deviennent des vecteurs de monoxyde de phosphore.  

L’instrument Rosina de la sonde Rosetta a collecté des données durant deux ans autour de la comète et a mis en évidence la présence de phosphore, sous la forme de monoxyde de phosphore. Cette première détection de monoxyde de phosphore sur une comète permet d’établir une relation entre les régions de formation stellaire, sites de production de la molécule, et la Terre.

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La comète « Tchouri » observée par la sonde Rosetta © Esa/Rosetta/Navcam

« La combinaison des données d’Alma et de Rosina a révélé une sorte de fil conducteur chimique durant tout le processus de formation stellaire, dans lequel le monoxyde de phosphore joue un rôle essentiel », explique Victor Rivilla, chercheur à l’observatoire d’astrophysique d’Arcetri de l’Inaf (Institut national d’astrophysique italien). 

« Le phosphore est un élément essentiel à la vie telle que nous la connaissons, ajoute Kathrin Altwegg, la scientifique responsable de l’instrument Rosina. Les comètes ont fort probablement acheminé de vastes quantités de composés organiques jusqu’à la Terre. Le monoxyde de phosphore découvert au sein de la comète Tchouri renforce le lien entre les comètes et la vie sur Terre ». 

Des instruments différents, étudiant plusieurs corps célestes, ont ainsi permis de préciser un peu mieux le rapport entre les nuages moléculaires, les comètes et la Terre.