Un team di agrochimici dalla Russia, Germania, e il Cile ha confermato la cosiddetta ipotesi della ruota ferrosa:il ricambio del ferro nel suolo che lo arricchisce di azoto organico. I risultati dello studio sono stati pubblicati nel Geochimica et Cosmochimica Acta rivista.

I suoli delle foreste pluviali del sud del Cile sono ricchi di azoto (N) organico e inorganico. Nonostante le abbondanti precipitazioni (oltre 5, 000 mm all'anno), praticamente nessun azoto inorganico (che spesso fa parte del NO ₃ gruppo) viene eluito dal terreno. Una teoria che spiega questo fenomeno è chiamata l'ipotesi della ruota ferrosa. Secondo esso, il ferro nel terreno diventa NO ₃ in NO ₂ che reagisce con le sostanze organiche. Questo è il modo in cui l'azoto si sposta dai composti inorganici a quelli organici.

L'ipotesi della ruota ferrosa è stata suggerita nel 2003, ma da allora non è stata fornita alcuna prova sperimentale affidabile che abbia fatto dubitare la comunità scientifica della teoria. Un agrochimico RUDN insieme ai suoi colleghi dal Cile e dalla Germania sono stati i primi a dargli ragione. Fare così, hanno utilizzato una nuova tecnologia:un dispositivo automatizzato per il prelievo di un campione di azoto inorganico (SPIN) e uno spettrometro di massa a quadrupolo.

Il team ha preparato tre campioni di terreno, con contenuto di ferro alto e basso e per niente ferro. Ogni campione è stato posto nello spettrometro di massa e trattato con un campo elettrico alternato. Sotto la sua influenza, dal campione sono emerse particelle cariche (ioni) con diverse masse e cariche. Usando le traiettorie di ogni ione, il team ha calcolato il rapporto tra la sua massa e la sua carica e quindi la composizione atomica iniziale del campione. Le misurazioni sono state effettuate 15 minuti, 1 ora, 24 ore, e 5 giorni dopo l'aggiunta di ferro.

Per tracciare il percorso dell'azoto dalle sostanze inorganiche a quelle organiche, gli autori hanno segnato gli atomi in NO ₃ usando isotopi di azoto ¹⁵ N - gli atomi con un neutrone in più nel nucleo rispetto all'azoto "normale" ¹⁴ N. Questi isotopi hanno proprietà chimiche identiche, ma è facile differenziarli usando uno spettrometro di massa. Così gli agrochimici furono in grado di tracciare il movimento dell'azoto tra le sostanze del suolo.

Entro 15 minuti dall'aggiunta di ferro il volume di NO ₃ ridotto del 20% nel campione a basso contenuto di ferro e del 35% in quello ad alto contenuto di ferro. Ci volle lo stesso tempo perché la concentrazione di azoto organico disciolto aumentasse da 0 mg per litro a 0,08. In 5 giorni la concentrazione è raddoppiata. Gli stessi processi sono avvenuti nel campione con contenuto di ferro inferiore, ma a velocità inferiore. Per quanto riguarda il campione di controllo che non conteneva ferro, nessun giro di NO ₃ in azoto organico è stato registrato in esso.

"I nostri risultati confermano chiaramente l'ipotesi sulla transizione di NO ₃ in azoto organico disciolto. L'ipotesi della ruota ferrosa spiega in parte la conservazione di NO ₃ nei terreni delle foreste pluviali. Questo studio è diventato possibile solo grazie alla disponibilità della nuova tecnologia che ha fornito un'analisi accurata di ferro e NO ₃ contenuto nel terreno senza distorsioni, " disse Yakov Kuzyakov, coautore dell'opera, un dottorato di ricerca in Biologia, e un membro dello staff di RUDN.

In futuro il team prevede di condurre studi simili per altri tipi di terreni ai quali si applica anche l'ipotesi della ruota ferrosa. Gli autori sottolineano che l'esperimento è stato condotto in laboratorio e deve essere riprodotto in un ecosistema naturale.

I partecipanti allo studio hanno rappresentato anche l'Università di La Frontera (Cile) e l'Università di Goettingen (Germania).