Phần lớn nitơ của Trái đất có nguồn gốc từ đâu?

Các dấu hiệu đồng vị của nitơ trong các thiên thạch sắt tiết lộ rằng Trái đất có khả năng thu thập nitơ của nó không chỉ từ vùng bên ngoài quỹ đạo của Sao Mộc mà còn từ bụi trong đĩa tiền hành tinh bên trong.

Nitơ là một nguyên tố dễ bay hơi, giống như carbon, hydro và oxy, tạo nên sự sống trên Trái đất. Biết được nguồn gốc của nó cung cấp manh mối không chỉ về cách các hành tinh đá hình thành trong phần bên trong hệ mặt trời của chúng ta mà còn cả động lực học của các đĩa tiền hành tinh ở xa.

Nghiên cứu của nghiên cứu sinh Rice và tác giả chính Damanveer Grewal, Rajdeep Dasgupta, giảng viên trường Rice và nhà địa hóa học Bernard Marty tại Đại học Lorraine, Pháp, xuất hiện trên Nature Astronomy .

Công trình của họ giúp giải quyết một cuộc tranh luận kéo dài về nguồn gốc của các nguyên tố bay hơi cần thiết cho sự sống trong Trái đất và các khối đá khác trong hệ Mặt trời.

Nitơ của Trái đất có nguồn gốc từ đâu? “Các nhà nghiên cứu luôn nghĩ rằng phần bên trong của hệ Mặt Trời, trong quỹ đạo của Sao Mộc, quá nóng để nitơ và các nguyên tố dễ bay hơi khác có thể ngưng tụ thành chất rắn, có nghĩa là các nguyên tố dễ bay hơi trong đĩa bên trong ở trong pha khí,” Grewal nói.

Vì hạt của các hành tinh đá ngày nay, còn được gọi là tiền hành tinh, phát triển trong đĩa bên trong bằng cách tích tụ bụi có nguồn gốc địa phương, ông cho biết có vẻ như chúng không chứa nitơ hoặc các chất bay hơi khác, đòi hỏi phải phân phối chúng từ hệ mặt trời bên ngoài. Một nghiên cứu trước đó của nhóm cho thấy phần lớn vật chất giàu chất bay hơi này đã đến Trái đất thông qua vụ va chạm hình thành mặt trăng.

Nhưng bằng chứng mới cho thấy rõ ràng chỉ một số nitơ của hành tinh đến từ bên ngoài Sao Mộc.

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã phân tích các nguyên tố không bay hơi trong thiên thạch, bao gồm cả thiên thạch sắt thỉnh thoảng rơi xuống Trái đất, để chỉ ra rằng bụi trong hệ mặt trời bên trong và bên ngoài có thành phần đồng vị hoàn toàn khác nhau.

Grewal cho biết: “Ý tưởng về các hồ chứa riêng biệt này chỉ được phát triển cho các nguyên tố không bay hơi. “Chúng tôi muốn xem liệu điều này có đúng với các nguyên tố dễ bay hơi hay không. Nếu đúng như vậy, nó có thể được sử dụng để xác định xem các chất bay hơi trong các hành tinh đá ngày nay đến từ hồ chứa nào.”

Thiên thạch sắt là tàn tích của lõi của các hành tinh hình thành cùng lúc với hạt của các hành tinh đá ngày nay, trở thành thẻ hoang dã mà các tác giả sử dụng để kiểm tra giả thuyết của họ.

Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy một dấu hiệu đồng vị nitơ riêng biệt trong lớp bụi phủ lên các hành tinh bên trong trong khoảng 300.000 năm sau khi hình thành hệ mặt trời. Tất cả các thiên thạch sắt từ đĩa trong chứa đồng vị nitơ-15 có nồng độ thấp hơn, trong khi các thiên thạch từ đĩa ngoài giàu nitơ-15.

Điều này cho thấy rằng trong vài triệu năm đầu, đĩa tiền hành tinh chia thành hai vùng chứa, bên ngoài giàu đồng vị nitơ-15 và bên trong giàu nitơ-14.

“Công việc của chúng tôi thay đổi hoàn toàn câu chuyện hiện tại,” Grewal nói. “Chúng tôi chỉ ra rằng các nguyên tố dễ bay hơi đã có trong bụi đĩa bên trong, có thể ở dạng các chất hữu cơ chịu lửa, ngay từ đầu. Điều này có nghĩa là trái với hiểu biết hiện tại, hạt giống của các hành tinh đá ngày nay – bao gồm cả Trái đất – – không dễ bay hơi. “

Dasgupta cho biết phát hiện này có ý nghĩa quan trọng đối với những người nghiên cứu khả năng sinh sống tiềm năng của các hành tinh ngoài hành tinh, một chủ đề rất được ông quan tâm với tư cách là nhà điều tra chính của CLEVER Planets, một dự án hợp tác do NASA tài trợ khám phá cách các nguyên tố thiết yếu của sự sống có thể kết hợp với nhau trên các hành tinh xa xôi.

Dasgupta, Giáo sư về Trái đất, Môi trường và Hành tinh của Rice, Maurice Ewing, cho biết: “Ít nhất đối với hành tinh của chúng ta, giờ đây chúng ta biết toàn bộ ngân sách nitơ không chỉ đến từ các vật liệu bên ngoài hệ mặt trời.

Ông nói: “Ngay cả khi các đĩa tiền hành tinh khác không có kiểu di cư hành tinh khổng lồ, dẫn đến sự xâm nhập của các vật liệu giàu chất dễ bay hơi từ các vùng bên ngoài, các hành tinh đá bên trong của chúng gần với ngôi sao hơn vẫn có thể thu được các chất bay hơi từ các vùng lân cận của chúng”. .

Khoản tài trợ FINESST của NASA, khoản tài trợ của Ban Giám đốc Sứ mệnh Khoa học NASA để hỗ trợ CLEVER Planets, Hội đồng Nghiên cứu Châu Âu và Học bổng Lodieska Stockbridge Vaughan tại Rice đã hỗ trợ nghiên cứu này.

Nguồn:

Tài liệu do Đại học Rice cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài để phù hợp với tin tức.

Tham khảo Tạp chí :

1. Damanveer S. Grewal, Rajdeep Dasgupta, Bernard Marty. Nguồn gốc rất sớm của nitơ đồng vị riêng biệt trong các hành tinh bên trong Hệ Mặt trời . Thiên văn học Tự nhiên , 2021; DOI: 10.1038 / s41550-020-01283-y

>>>Singapore xây dựng thành phố ‘thông minh’

Theo Sciencedaily
Helena Magazine