A Föld nitrogénkészlete jórészt helyi forrásból ered

Az élethez nélkülözhetetlen elem eredetét vizsgálta meg egy amerikai–francia kutatócsoport, a Rice Egyetem vezetésével, vasmeteoritok nitrogénizotóp-összetételét mérték fel. A nitrogén illékony elem, és a szén, oxigén, hidrogén mellett alapvető jelentőségű az élet kialakulásához. Az eredetének ismeretével nemcsak a kőzetbolygók születéséről, hanem a bolygók alapanyagát tartalmazó protoplanetáris korongban uralkodó dinamikai hatásokról is tájékozódhatunk. A kutatás most az ezen elemek eredetével kapcsolatos, régóta elhúzódó vita végére tehet pontot.

„A kutatók úgy gondolták korábban, hogy a belső Naprendszer, vagyis a Jupiter pályájától befelé eső régió túl meleg volt ahhoz, hogy a nitrogén és más illékony elemek szilárdan kondenzálódjanak, vagyis a protoplanetáris korong belső régiójában ezek az elemek gáz halmazállapotban voltak” – magyarázta Damanveer Grewal, a kutatás vezetője. Mivel a mai kőzetbolygók kezdeményei e régióban jöttek létre a helyben előforduló porszemcsék összetapadásából, a korábbi elmélet szerint ezek nem tartalmazhatták az említett illékony anyagokat sem, ez azt is jelentette volna, hogy a külső Naprendszerből kellett érkezniük ezeknek az elemeknek. Az új eredmények szerint azonban egyértelmű, hogy a földi nitrogénnek csak egy kis része jött a Jupiteren túlról.

A vasmeteoritok nem illékony elemeinek elemzéséből tudjuk, hogy a belső- és a külső Naprendszer porszemcséinek ezen elemeket illetően teljesen eltérő izotóp-összetételük volt. A kutatók kíváncsiak voltak arra, hogy vajon az illékony elemekre is igaz lehet-e ez a kettősség, mivel így az is kiderülne, hogy honnan ered például a nitrogénkészletünk.

A vasmeteoritok a mostani kőzetbolygókkal egyszerre kialakult, egykori bolygócsírák magjából jöttek létre, így e meteoritokat jolly jokerként tekinthették a kutatók az elméletük teszteléséhez.
Minden vasmeteorit, amely a belső Naprendszerből származik, a nitrogén 15-ös izotópjából kevesebbet, a 14-es izotópjából pedig többet tartalmazott. A külsőbb eredetű vasmeteoritoknál pont fordított helyzet volt. Ez azt sugallta, hogy a nitrogén esetében is fennállt az az elkülönülés, amelyet a nem illó elemeknél tapasztaltak, a protoplanetáris korong külső régiója a 15-ös, a belső pedig a 14-es izotópból tartalmazott sokat. A kutatók értelmezésében ez azt is jelenti, hogy az élethez is szükséges illékony anyagok, a hőnek ellenálló formában már a kezdetektől fogva rendelkezésre állhattak a Naprendszer belső régióinak porszemcséiben, így azokban is, amelyekből a Föld kialakult.

Rajeep Dasgupta, a Rice Egyetem professzora, a Nature Astronomy folyóiratban megjelent tanulmány másik szerzője elmondta, hogy a felfedezésük azok számára lehet igazán izgalmas, akik az exobolygók lakhatóságát tanulmányozzák – a professzor maga is egy e témával foglalkozó, NASA-finanszírozta program vezető kutatója. „A saját bolygónkra vonatkozóan már biztosak lehetünk abban, hogy nem csak a külső Naprendszerből ered a nitrogénkészletünk.”

A Naprendszerben, a korai időszakban az óriásbolygók jelentősen változtatták a pályájukat, s ezzel a külső régiókban lévő illékony elemek egy része könnyen bejutott a belső régiókba. Azonban az új elmélet szerint, ha egy bolygórendszerből hiányoznak a vándorló óriásbolygók, akkor is lehetnek illékony elemek a belső régiók bolygóin.