I geyser nel Parco Nazionale di Yellowstone attestano la presenza di un supervulcano, che attualmente è dormiente. Un'eruzione di questo vulcano esplosivo avrebbe un impatto sull'intero pianeta. Credito:© P.H. Barry
L'azoto costituisce circa il 78% dell'aria che respiriamo. Ma gli scienziati non hanno mai compreso appieno come sia stato presente nelle atmosfere intorno alla Terra e ad altri pianeti.
Insieme al carbonio, idrogeno e zolfo, altri elementi essenziali per la vita, l'azoto è un elemento volatile, il che significa che le sue molecole si convertono da liquido a gas a bassa temperatura. E a causa delle temperature estremamente elevate che esistevano quando si formarono i pianeti, il pensiero va, l'azoto e i suoi compagni volatili avrebbero dovuto essere persi durante quel processo.
Una nuova ricerca degli scienziati dell'UCLA potrebbe aiutare a risolvere la questione se la nostra atmosfera sia stata formata da gas emessi naturalmente dall'interno della Terra, attraverso eventi come eruzioni vulcaniche, per esempio, o è stato aggiunto in seguito, forse a causa di comete che si scontrano con la Terra subito dopo la sua formazione.
Lo studio, di Edward Young, un professore di terra, planetario, e scienze spaziali, e Jabrane Labidi, un borsista post-dottorato dell'UCLA, è stato pubblicato sulla rivista Natura . Il loro lavoro fornisce un forte argomento per il secondo scenario.
"Se l'azoto è stato aggiunto dopo che la Terra è stata per lo più costruita, allora l'azoto nelle profondità della Terra avrebbe dovuto iniziare nell'atmosfera, trascinato da processi geologici e geochimici come l'erosione della roccia, " ha detto il giovane.
Rispondere alle domande su come funziona il nostro pianeta e sulle fonti degli elementi che supportano la vita offre agli scienziati una migliore comprensione di quanto possano essere comuni le circostanze che creano pianeti abitabili.
Per raccogliere un ampio campione di gas vulcanici, i due scienziati dell'UCLA hanno collaborato con geochimici in Canada, Francia, Islanda e Italia, oltre agli scienziati del Woods Hole Oceanographic Institute in Massachusetts e dell'Università del New Mexico. Il team ha confrontato la composizione delle molecole di azoto dal profondo della Terra con l'azoto senza alcuna contaminazione dall'aria da campioni frantumati del fondo oceanico.
I risultati sono stati ottenuti utilizzando uno spettrometro di massa di nuova generazione (qui nel laboratorio di Edward Young, UCLA). Credito:© Jabrane Labidi
"Abbiamo scoperto che molto azoto che esce dai sistemi vulcanici come molecole di azoto è in realtà composto da molecole di azoto dall'aria, "disse Labidi, il primo autore dell'articolo. "Fondamentalmente, l'aria sta contaminando i gas vulcanici."
Lo studio si è basato su un metodo per analizzare l'azoto che Young e colleghi hanno sviluppato presso l'UCLA nel 2017. La tecnica ha permesso loro di "rimuovere" matematicamente l'aria contaminante dai gas e determinare la vera composizione gassosa dell'azoto nelle profondità del mantello terrestre. Ciò li ha portati a concludere che l'azoto nel mantello è molto probabilmente presente dall'inizio del nostro pianeta.
Prima dello studio, gli scienziati non erano stati in grado di distinguere quanto azoto dall'aria c'era nelle emissioni vulcaniche rispetto a quanto azoto proveniva dal mantello terrestre.
L'approccio potrebbe eventualmente essere utilizzato anche come un modo per monitorare l'attività dei vulcani. Poiché la composizione dei gas provenienti dai centri vulcanici cambia prima delle eruzioni, l'analisi della miscela di azoto del mantello e dell'aria potrebbe un giorno aiutare a determinare in anticipo quando sta per verificarsi un'eruzione.
"Comprendere i fondamenti delle nostre origini mondiali è il mio driver principale, "Uno dei nostri obiettivi ora sarà quello di capire meglio quanto azoto sale attraverso i vulcani o se l'azoto viene inviato più in basso nella terra". Questo alla fine restringerà l'origine della nostra atmosfera".
