Waar kwam de stikstof op aarde vandaan? Wetenschappers van Rice University tonen aan dat een oerbron van de onmisbare bouwsteen voor het leven dicht bij huis was.

De isotopische kenmerken van stikstof in ijzermeteorieten laten zien dat de aarde waarschijnlijk zijn stikstof niet alleen uit het gebied buiten de baan van Jupiter verzamelde, maar ook uit het stof in de binnenste protoplanetaire schijf.

Stikstof is een vluchtig element dat, zoals koolstof, waterstof en zuurstof, maakt leven op aarde mogelijk. Het kennen van de bron biedt niet alleen aanwijzingen voor de vorming van rotsachtige planeten in het binnenste deel van ons zonnestelsel, maar ook voor de dynamiek van verafgelegen protoplanetaire schijven.

De studie van Rice afgestudeerde student en hoofdauteur Damanveer Grewal, Rice faculteitslid Rajdeep Dasgupta en geochemicus Bernard Marty aan de Universiteit van Lorraine, Frankrijk, verschijnt in Natuurastronomie .

Hun werk helpt bij het beslechten van een langdurig debat over de oorsprong van levensessentiële vluchtige elementen op de aarde en andere rotsachtige lichamen in het zonnestelsel.

"Onderzoekers hebben altijd gedacht dat het binnenste deel van het zonnestelsel, binnen de baan van Jupiter, was te heet voor stikstof en andere vluchtige elementen om te condenseren als vaste stoffen, wat betekent dat vluchtige elementen in de binnenste schijf zich in de gasfase bevonden, ' zei Grewal.

Omdat de zaden van de huidige rotsplaneten, ook wel protoplaneten genoemd, groeide in de binnenste schijf door lokaal gewonnen stof op te slokken, hij zei dat het leek alsof ze geen stikstof of andere vluchtige stoffen bevatten, waardoor hun levering vanuit het buitenste zonnestelsel nodig is. Een eerdere studie van het team suggereerde dat veel van dit vluchtige materiaal naar de aarde kwam via de botsing die de maan vormde.

Maar nieuw bewijs toont duidelijk aan dat slechts een deel van de stikstof van de planeet van buiten Jupiter kwam.

In recente jaren, wetenschappers hebben niet-vluchtige elementen in meteorieten geanalyseerd, inclusief ijzermeteorieten die af en toe op de aarde vallen, om aan te tonen dat stof in het binnenste en buitenste zonnestelsel totaal verschillende isotopensamenstellingen had.

"Dit idee van afzonderlijke reservoirs was alleen ontwikkeld voor niet-vluchtige elementen, " Zei Grewal. "We wilden zien of dit ook geldt voor vluchtige elementen. Als, het kan worden gebruikt om te bepalen uit welk reservoir de vluchtige stoffen in de huidige rotsplaneten kwamen."

IJzermeteorieten zijn overblijfselen van de kernen van protoplaneten die tegelijk met de zaden van de huidige rotsplaneten werden gevormd. het werd de joker die de auteurs gebruikten om hun hypothese te testen.

De onderzoekers vonden een duidelijke stikstofisotopische signatuur in het stof dat de binnenste protoplaneten binnen ongeveer 300, 000 jaar van de vorming van het zonnestelsel. Alle ijzermeteorieten uit de binnenste schijf bevatten een lagere concentratie van de stikstof-15 isotoop, terwijl die van de buitenste schijf rijk waren aan stikstof-15.

Dit suggereert dat binnen de eerste paar miljoen jaar, de protoplanetaire schijf verdeeld in twee reservoirs, de buitenste rijk aan de stikstof-15 isotoop en de binnenste rijk aan stikstof-14.

"Ons werk verandert het huidige verhaal volledig, Grewal zei. "We laten zien dat de vluchtige elementen aanwezig waren in het stof van de binnenste schijf, waarschijnlijk in de vorm van vuurvaste organische stoffen, vanaf het begin. Dit betekent dat, in tegenstelling tot de huidige opvatting, de zaden van de huidige rotsachtige planeten - inclusief de aarde - waren niet vluchtig-vrij."

Dasgupta zei dat de bevinding belangrijk is voor degenen die de potentiële bewoonbaarheid van exoplaneten bestuderen, een onderwerp van groot belang voor hem als hoofdonderzoeker van CLEVER Planets, een door NASA gefinancierd samenwerkingsproject dat onderzoekt hoe levensessentiële elementen samen kunnen komen op verre exoplaneten.

"In ieder geval voor onze eigen planeet, we weten nu dat het volledige stikstofbudget niet alleen afkomstig is van materialen aan de buitenkant van het zonnestelsel, " zei Dasgupta, Rice's Maurice Ewing hoogleraar aarde, Milieu- en planetaire wetenschappen.

"Zelfs als andere protoplanetaire schijven niet het soort migratie van reuzenplaneten hebben die resulteert in de infiltratie van vluchtige materialen uit de buitenste zones, hun binnenste rotsachtige planeten dichter bij de ster zouden nog steeds vluchtige stoffen uit hun aangrenzende zones kunnen krijgen, " hij zei.