地球上大部分的氮气-一种生命必需元素-都是本地采购的

艺术家的构想显示了一颗年轻恒星周围的原行星盘上的尘埃和气体。赖斯大学的一项新研究表明，与早期的理论相反，地球的氮来自形成我们太阳系的磁盘的内部和外部区域。

赖斯领导的研究显示了当今星球上生命必需元素的两个截然不同的起源。

地球的氮是从哪里来的？赖斯大学的科学家表明，生活中必不可少的组成部分的原始来源就在附近。

铁陨石中氮的同位素特征表明，地球可能不仅从木星轨道以外的区域而且还从内部原行星盘中的尘埃中收集了氮。

氮是一种挥发性元素，像碳，氢和氧一样，使地球上的生命成为可能。知道其来源不仅可以为我们的太阳系内部形成多岩石的行星提供线索，而且还可以为遥远的原行星盘的动力学提供线索。

赖斯大学的研究生和主要作者达曼维·格鲁瓦尔（Damanveer Grewal）与教职人员拉吉德·达斯古普塔（Rajdeep Dasgupta）一起就铁陨石的氮同位素组成进行了研究，结果表明，早期太阳系中沉积在地球和其他岩石行星上的挥发性元素有多个来源。

赖斯研究生和主要作者戴曼维·格鲁瓦尔，赖斯教职人员拉吉德·达斯古普塔和法国洛林大学的地球化学家伯纳德·马蒂的研究发表在《自然天文学》上。

他们的工作有助于就地球和太阳系其他岩石体中生命必需的挥发性元素的起源展开长时间的辩论。

Grewal说：“研究人员一直认为，木星轨道内太阳系的内部太热，以至于氮气和其他挥发性元素无法凝结为固体，这意味着内盘中的挥发性元素处于气相。”

由于当今岩石行星的种子（也称为原行星）的种子通过吸收本地来源的尘土而在内盘上生长，因此他说，它们似乎不含氮或其他挥发物，因此必须从外部太阳系中释放出来。该小组较早的一项研究表明，这种富含挥发性物质的物质大部分是通过形成月球的碰撞而进入地球的。

但是新证据清楚地表明，地球上只有一部分氮来自木星以外。

近年来，科学家分析了陨石中的非易失性元素，包括偶尔掉落到地球上的铁陨石，以显示内部和外部太阳系中的尘埃具有完全不同的同位素组成。

Grewal说：“分离储层的想法仅是针对非易失性元素而开发的。”“我们想看看对于易失元素也是如此。如果是这样，它可以用来确定当今岩石行星中的挥发物来自哪个储层。”

铁陨石是原行星核心的残留物，原行星的核心与当今岩石行星的种子同时形成，成为作者用来检验其假说的通配符。

研究人员在太阳系形成后约30万年内，在尘埃中发现了一个独特的氮同位素特征，这些尘埃使内部原行星沐浴。来自内盘的所有铁陨石均含有较低浓度的氮15同位素，而来自外盘的铁陨石均富含15氮。

这表明，在最初的几百万年内，原行星盘冲进了两个储层，外层富含氮15同位素，内层富含氮14。

太阳原行星盘被分成两个储层，内部太阳系材料的氮15浓度较低，外部太阳系材料的氮15含量较高。赖斯大学的一项新研究表明，当今地球的氮同位素组成介于两者之间。

Grewal说：“我们的工作完全改变了当前的叙述方式。”“我们表明，从一开始，内盘粉尘中就存在挥发性元素，可能以难溶有机物的形式存在。这意味着，与当前的理解相反，当今包括地球在内的多岩石行星的种子并非无挥发物。”

达斯古普塔说，这一发现对那些研究系外行星潜在可居住性的人来说意义重大。作为美国太空总署资助的合作项目CLEVER Planets的首席研究员，他对这个话题非常感兴趣。

赖斯的莫里斯·尤因地球，环境与行星科学教授达斯古普塔说：“至少对于我们自己的星球，我们现在知道整个氮预算不仅来自外部太阳系材料。”

他说：“即使其他原行星盘没有那种巨大的行星迁移导致从外部区域渗透出富含挥发性物质的物质，它们靠近恒星的内部岩石行星仍可能从邻近区域获取挥发性物质，”他说。 。

参考：Damanveer S. Grewal，Rajdeep Dasgupta和Bernard Marty于2021年1月21日在《自然天文学》上发表了“内部太阳系原行星中同位素不同氮的非常早期的起源”。

NASA FINESST赠款，NASA科学任务局的赠款以支持CLEVER Planets，欧洲研究委员会以及赖斯的Lodieska Stockbridge Vaughan奖学金支持了这项研究。