کشف خاستگاه زمین؛ ایزوتوپ‌های نیتروژن اسرار سیاره‌‌ها را آشکار می‌کنند!

یک پژوهش نشان می‌دهد که ذوب-فراریت در ابتدا و همچنین افزودن موادی فرار در مراحل پایانی برای درک توزیع نیتروژن در سیلیکات‌های زمین ضروری هستند. این بینش‌ها مسیری جدید برای درک خاستگاه مواد فرار در زمین باز می‌کنند.

یک تیم از پژوهشگران به رهبری پروفسور وانگ ونژونگ از دانشکده علوم زمین و فضا دانشگاه علوم و فناوری چین با همکاری کارشناسان بین‌المللی، به بررسی چگونگی تجزیه ایزوتوپ‌های نیتروژن در طی تشکیل و تکامل سیارات خاکی پرداختند. نتایج این پژوهش در مجله Nature Communications منتشر شد.

در حال حاضر، جامعه علمی به دو مدل اصلی درباره انباشتگی مواد فرار در زمین معتقد است: مدل “پوشش دیرهنگام” و مدل “تکامل اولیه”.

از آنجا که نیتروژن یکی از اجزای اصلی زندگی در زمین است، بررسی دقیق تاریخچه انباشتگی و تکامل آن اهمیت زیادی در درک خاستگاه عناصر مرتبط با زندگی و ایجاد قابلیت زیست‌پذیری روی سیاره ما دارد.

روش تحقیق

پژوهشگران از روش‌های محاسبات پایه برای بررسی مکانیزم تجزیه ایزوتوپ‌های نیتروژن (14N و 15N) در طی تراکم مواد یک سحابی به سیارات در مراحل بدوی استفاده کردند. تمرکز اصلی بر دو مرحله ذوب-فراریت و تمایز هسته/گوشته بود.

پژوهشگران کشف کردند که تحت شرایطی که گاز هیدروژن هنوز در سحابی خورشیدی اولیه به‌طور کامل پراکنده نشده بود، ذوب-فراریت باعث غنی‌سازی 14N در این سیارات تازه بوجود آمده، شد. در حالیکه تمایز هسته/گوشته منجر به غنی‌سازی 15N در مذاب سیلیکات منجر شده است.

با ترکیب محاسبات پایه و داده‌های مشاهده‌ای، پژوهشگران دریافتند که تکامل جنین‌های سیاره‌ای اولیه به تنهایی نمی‌تواند ترکیب ایزوتوپ‌های نیتروژن در سیلیکات‌های زمین را به طور کامل توضیح دهد. لازم است به افزودنی‌های غنی شده با مواد فرار در مراحل پایانی (مانند کندریت‌های کربن‌دار) نیز توجه شود. میزان نیتروژن در سیلیکات‌های زمین نتیجه‌ای از هر دو تکامل اولیه و افزودنی‌ها در مراحل پایانی است، اما  افزودنی‎‌های فرار در مراحل پایانی در نهایت سهم محدودی از کل را شامل می‌شوند.

این پژوهش نشان می‌دهد که دو مرحله حیاتی ذوب-فراریت سیاره‌های کوچک اولیه و انباشته شدن افزودنی‌های غنی از مواد فرار در مراحل پایانی، به‌طور مشترک میزان نیتروژن در سیلیکات‌های زمین را تعیین کرده و دیدگاه‌های تازه‌ای درباره درک خاستگاه مواد فرار در زمین ارائه می‌دهند.

منبع: Scitechdaily