El disco protoplanetario solar se separó en dos depósitos, teniendo el material del sistema solar interior una concentración más baja de nitrógeno-15 y el material del sistema solar exterior rico en nitrógeno-15. La composición de isótopos de nitrógeno de la Tierra actual se encuentra en el medio, según un nuevo estudio de la Universidad de Rice que muestra que provino de ambos embalses. Crédito:Amrita P. Vyas
¿De dónde vino el nitrógeno de la Tierra? Los científicos de la Universidad de Rice muestran que una fuente primordial del componente indispensable para la vida estaba cerca de casa.
Las firmas isotópicas del nitrógeno en los meteoritos de hierro revelan que la Tierra probablemente reunió su nitrógeno no solo de la región más allá de la órbita de Júpiter, sino también del polvo en el disco protoplanetario interno.
El nitrógeno es un elemento volátil que, como el carbono, hidrógeno y oxígeno, hace posible la vida en la Tierra. Conocer su origen ofrece pistas no solo sobre cómo se formaron los planetas rocosos en la parte interior de nuestro sistema solar, sino también sobre la dinámica de los discos protoplanetarios lejanos.
El estudio del estudiante graduado de Rice y autor principal, Damanveer Grewal, El miembro de la facultad de Rice, Rajdeep Dasgupta, y el geoquímico Bernard Marty en la Universidad de Lorena, Francia, aparece en Astronomía de la naturaleza .
Su trabajo ayuda a resolver un prolongado debate sobre el origen de los elementos volátiles esenciales para la vida en la Tierra y otros cuerpos rocosos del sistema solar.
"Los investigadores siempre han pensado que la parte interior del sistema solar, dentro de la órbita de Júpiter, estaba demasiado caliente para que el nitrógeno y otros elementos volátiles se condensaran como sólidos, lo que significa que los elementos volátiles en el disco interno estaban en fase gaseosa, "Dijo Grewal.
Porque las semillas de los planetas rocosos actuales, también conocidos como protoplanetas, creció en el disco interno acumulando polvo de origen local, dijo que parecía que no contenían nitrógeno u otros volátiles, necesitando su entrega desde el sistema solar exterior. Un estudio anterior del equipo sugirió que gran parte de este material rico en volátiles llegó a la Tierra a través de la colisión que formó la luna.
Pero la nueva evidencia muestra claramente que solo una parte del nitrógeno del planeta proviene de más allá de Júpiter.
La concepción de un artista muestra un disco protoplanetario de polvo y gas alrededor de una estrella joven. Una nueva investigación de la Universidad de Rice muestra que el nitrógeno de la Tierra proviene de las regiones internas y externas del disco que formó nuestro sistema solar. contrariamente a la teoría anterior. Crédito:NASA / JPL-Caltech
En años recientes, Los científicos han analizado elementos no volátiles en meteoritos, incluyendo meteoritos de hierro que ocasionalmente caen a la Tierra, para mostrar que el polvo en el sistema solar interior y exterior tenía composiciones isotópicas completamente diferentes.
"Esta idea de depósitos separados solo se había desarrollado para elementos no volátiles, ", Dijo Grewal." Queríamos ver si esto también es cierto para los elementos volátiles. Si es así, se puede usar para determinar de qué reservorio provienen los volátiles en los planetas rocosos actuales ".
Los meteoritos de hierro son restos de los núcleos de los protoplanetas que se formaron al mismo tiempo que las semillas de los planetas rocosos actuales. convirtiéndose en el comodín que los autores utilizaron para probar su hipótesis.
Los investigadores encontraron una firma isotópica de nitrógeno distintiva en el polvo que bañó los protoplanetas internos dentro de unos 300, 000 años de la formación del sistema solar. Todos los meteoritos de hierro del disco interno contenían una concentración más baja del isótopo nitrógeno-15, mientras que los del disco exterior eran ricos en nitrógeno-15.
Esto sugiere que en los primeros millones de años, el disco protoplanetario dividido en dos depósitos, el exterior rico en el isótopo nitrógeno-15 y el interior rico en nitrógeno-14.
"Nuestro trabajo cambia por completo la narrativa actual, ", Dijo Grewal." Demostramos que los elementos volátiles estaban presentes en el polvo del disco interno, probablemente en forma de orgánicos refractarios, desde el principio. Esto significa que, contrariamente a lo que se entiende actualmente, las semillas de los planetas rocosos actuales, incluida la Tierra, no estaban libres de volátiles ".
Dasgupta dijo que el hallazgo es significativo para quienes estudian la habitabilidad potencial de los exoplanetas, un tema de gran interés para él como investigador principal de CLEVER Planets, un proyecto de colaboración financiado por la NASA que explora cómo los elementos esenciales para la vida pueden unirse en exoplanetas distantes.
"Al menos para nuestro propio planeta, ahora sabemos que todo el presupuesto de nitrógeno no proviene solo de los materiales del sistema solar exterior, "dijo Dasgupta, Profesor de Tierra Maurice Ewing de Rice, Ciencias ambientales y planetarias.
"Incluso si otros discos protoplanetarios no tienen el tipo de migración de planetas gigantes que resulta en la infiltración de materiales ricos en volátiles de las zonas exteriores, sus planetas rocosos internos más cercanos a la estrella aún podrían adquirir volátiles de sus zonas vecinas, " él dijo.
