Grande parte do nitrogênio da Terra foi de origem local

De onde veio o nitrogênio da Terra? Cientistas da Universidade Rice mostram que uma fonte primordial do bloco de construção indispensável para a vida estava perto de casa.

As assinaturas isotópicas de nitrogênio em meteoritos de ferro revelam que a Terra provavelmente recolheu seu nitrogênio não só da região além da órbita de Júpiter, mas também da poeira no disco protoplanetário interno.

Nitrogênio é um elemento volátil que, como carbono, hidrogênio e oxigênio, torna a vida na Terra possível. Conhecer sua fonte oferece pistas não apenas de como planetas rochosos se formaram na parte interna do nosso sistema solar, mas também a dinâmica dos discos protoplanetários distantes.

A pesquisa realizada pelo estudante de pós-graduação rice e o autor principal Damanveer Grewal, membro do corpo docente de Rice Rajdeep Dasgupta e o geoquímico Bernard Marty na Universidade de Lorraine, França, aparece na Nature Astronomy.

Seu trabalho ajuda a resolver um debate prolongado sobre a origem de elementos voláteis essenciais à vida na Terra e outros corpos rochosos no sistema solar.

“Os pesquisadores sempre pensaram que a parte interna do sistema solar, dentro da órbita de Júpiter, era muito quente para que o nitrogênio e outros elementos voláteis se condensassem como sólidos, o que significa que elementos voláteis no disco interno estavam em fase de gás”, disse Grewal.

Como as sementes dos atuais planetas rochosos, também conhecidos como protoplanetas,cresceram no disco interno acumulando poeira de origem local, ele disse que parecia que eles não continham nitrogênio ou outros voláteis, exigindo sua entrega do sistema solar exterior. Um estudo anterior da equipe sugeriu que grande parte desse material rico em voláteis chegou à Terra através da colisão que formou a lua.

Mas novas evidências mostram claramente que apenas parte do nitrogênio do planeta veio de além de Júpiter.

Nos últimos anos, cientistas analisaram elementos não ativos em meteoritos, incluindo meteoritos de ferro que ocasionalmente caem na Terra, para mostrar que a poeira no sistema solar interno e externo tinha composições isotópicas completamente diferentes.

“Essa ideia de reservatórios separados só foi desenvolvida para elementos não ativos”, disse Grewal. “Queríamos ver se isso é verdade para elementos voláteis também. Se assim for, pode ser usado para determinar de qual reservatório vieram os voláteis dos planetas rochosos atuais.”

Meteoritos de ferro são remanescentes dos núcleos de protoplanetas que se formaram ao mesmo tempo que as sementes dos atuais planetas rochosos, tornando-se o curinga que os autores usaram para testar suas hipóteses.

Os pesquisadores encontraram uma assinatura isotópica de nitrogênio distinta na poeira que banhou os protoplanetas internos dentro de cerca de 300.000 anos da formação do sistema solar. Todos os meteoritos de ferro do disco interno continham uma menor concentração do isótopo nitrogênio-15, enquanto os do disco externo eram ricos em nitrogênio-15.

Isso sugere que, nos primeiros milhões de anos, o disco protoplanetário se dividiu em dois reservatórios, os ricos no isótopo nitrogênio-15 e o interior rico em nitrogênio-14.

“Nosso trabalho muda completamente a narrativa atual”, disse Grewal. “Mostramos que os elementos voláteis estavam presentes no pó do disco interno, provavelmente na forma de orgânicos refratários, desde o início. Isso significa que, ao contrário do entendimento atual, as sementes dos planetas rochosos atuais – incluindo a Terra – não eram livres de voláteis.”

Dasgupta disse que a descoberta é significativa para aqueles que estudam a potencial habitabilidade de exoplanetas, um tema de grande interesse para ele como principal pesquisador do CLEVER Planets, um projeto colaborativo financiado pela NASA explorando como elementos essenciais à vida podem se unir em exoplanetas distantes.

“Pelo menos para nosso próprio planeta, agora sabemos que todo o orçamento de nitrogênio não vem apenas de materiais do sistema solar externo”, disse Dasgupta, professor de Ciências Da Terra, Meio Ambiente e Planetário de Rice.

“Mesmo que outros discos protoplanetários não tenham o tipo de migração de planetas gigantes que resultem na infiltração de materiais ricos em voláteis das zonas externas, seus planetas rochosos internos mais próximos da estrela ainda poderiam adquirir voláteis de suas zonas vizinhas”, disse ele.

Uma bolsa da NASA FINESST, uma bolsa da Nasa Science Mission Directorate para apoiar a CLEVER Planets, o Conselho Europeu de Pesquisa e a Bolsa Deseza Desedurante Da Lodieska Stockbridge Vaughan em Rice apoiaram a pesquisa.

Fonte: Materiais fornecidos pela Universidade Rice.
Artigo relacionado: Science Daily