Il disco protoplanetario solare è stato separato in due serbatoi, con il materiale del sistema solare interno avente una concentrazione inferiore di azoto-15 e il materiale del sistema solare esterno essendo ricco di azoto-15. La composizione isotopica dell'azoto della Terra odierna si trova nel mezzo, secondo un nuovo studio della Rice University che mostra che proveniva da entrambi i bacini idrici. Credito:Amrita P. Vyas
Da dove viene l'azoto terrestre? Gli scienziati della Rice University mostrano che una fonte primordiale del mattone indispensabile per la vita era vicino a casa.
Le firme isotopiche dell'azoto nei meteoriti di ferro rivelano che la Terra probabilmente ha raccolto il suo azoto non solo dalla regione oltre l'orbita di Giove, ma anche dalla polvere nel disco protoplanetario interno.
L'azoto è un elemento volatile che, come il carbonio, idrogeno e ossigeno, rende possibile la vita sulla Terra. Conoscere la sua fonte offre indizi non solo su come si sono formati i pianeti rocciosi nella parte interna del nostro sistema solare, ma anche sulla dinamica dei dischi protoplanetari lontani.
Lo studio dello studente laureato Rice e autore principale Damanveer Grewal, Il membro della facoltà di Rice Rajdeep Dasgupta e il geochimico Bernard Marty all'Università della Lorena, Francia, appare in Astronomia della natura .
Il loro lavoro aiuta a risolvere un dibattito prolungato sull'origine degli elementi volatili essenziali per la vita nella Terra e in altri corpi rocciosi nel sistema solare.
"I ricercatori hanno sempre pensato che la parte interna del sistema solare, nell'orbita di Giove, era troppo caldo perché l'azoto e altri elementi volatili si condensassero come solidi, il che significa che gli elementi volatili nel disco interno erano in fase gassosa, " ha detto Greval.
Perché i semi degli attuali pianeti rocciosi, noti anche come protopianeti, è cresciuto nel disco interno accumulando polvere di provenienza locale, ha detto che sembrava che non contenessero azoto o altri volatili, che richiedono la loro consegna dal sistema solare esterno. Uno studio precedente del team ha suggerito che gran parte di questo materiale ricco di volatili è arrivato sulla Terra attraverso la collisione che ha formato la luna.
Ma nuove prove mostrano chiaramente che solo una parte dell'azoto del pianeta proveniva da oltre Giove.
La concezione di un artista mostra un disco protoplanetario di polvere e gas attorno a una giovane stella. Una nuova ricerca della Rice University mostra che l'azoto terrestre proveniva sia dalle regioni interne che da quelle esterne del disco che ha formato il nostro sistema solare, contrariamente alla teoria precedente. Credito:NASA/JPL-Caltech
Negli ultimi anni, gli scienziati hanno analizzato gli elementi non volatili nei meteoriti, compresi i meteoriti di ferro che occasionalmente cadono sulla Terra, mostrare la polvere nel sistema solare interno ed esterno aveva composizioni isotopiche completamente diverse.
"Questa idea di serbatoi separati era stata sviluppata solo per elementi non volatili, "Grewal ha detto. "Volevamo vedere se questo è vero anche per gli elementi volatili. Se è così, può essere usato per determinare da quale serbatoio provengono i volatili negli attuali pianeti rocciosi."
I meteoriti di ferro sono i resti dei nuclei dei protopianeti che si sono formati contemporaneamente ai semi degli attuali pianeti rocciosi, diventando il jolly utilizzato dagli autori per testare la loro ipotesi.
I ricercatori hanno trovato una distinta firma isotopica di azoto nella polvere che bagnava i protopianeti interni entro circa 300, 000 anni dalla formazione del sistema solare. Tutti i meteoriti di ferro del disco interno contenevano una concentrazione inferiore dell'isotopo azoto-15, mentre quelli del disco esterno erano ricchi di azoto-15.
Ciò suggerisce che entro i primi milioni di anni, il disco protoplanetario diviso in due serbatoi, l'esterno ricco di isotopo azoto-15 e l'interno ricco di azoto-14.
"Il nostro lavoro cambia completamente la narrativa attuale, " Grewal ha detto. "Mostriamo che gli elementi volatili erano presenti nella polvere del disco interno, probabilmente sotto forma di sostanze organiche refrattarie, dal principio. Ciò significa che contrariamente alla comprensione corrente, i semi degli attuali pianeti rocciosi, inclusa la Terra, non erano privi di volatili."
Dasgupta ha affermato che la scoperta è significativa per coloro che studiano la potenziale abitabilità degli esopianeti, un argomento di grande interesse per lui come investigatore principale di CLEVER Planets, un progetto collaborativo finanziato dalla NASA che esplora come gli elementi essenziali per la vita potrebbero unirsi su esopianeti distanti.
"Almeno per il nostro pianeta, ora sappiamo che l'intero bilancio dell'azoto non proviene solo dai materiali del sistema solare esterno, " disse Dasgupta, Maurice Ewing di Rice, professore di Terra, Scienze ambientali e planetarie.
"Anche se altri dischi protoplanetari non hanno il tipo di migrazione planetaria gigante che provoca l'infiltrazione di materiali ricchi di volatili dalle zone esterne, i loro pianeti rocciosi interni più vicini alla stella potrebbero ancora acquisire sostanze volatili dalle zone vicine, " Egli ha detto.
