De onde veio o nitrogênio da Terra? Cientistas da Rice University mostram que uma fonte primordial do elemento indispensável para a vida estava perto de casa.
As assinaturas isotópicas de nitrogênio em meteoritos de ferro revelam que a Terra provavelmente coletou seu nitrogênio não apenas da região além da órbita de Júpiter, mas também da poeira no disco protoplanetário interno.
O nitrogênio é um elemento volátil que, assim como o carbono, o hidrogênio e o oxigênio, torna possível a vida na Terra. Saber sua origem oferece pistas não apenas sobre como os planetas rochosos se formaram na parte interna de nosso sistema solar, mas também sobre a dinâmica de discos protoplanetários distantes.
O estudo do estudante de graduação de Rice e autor principal Damanveer Grewal, o membro do corpo docente de Rice, Rajdeep Dasgupta, e o geoquímico Bernard Marty da Universidade de Lorraine, França, aparece na Nature Astronomy.
Seu trabalho ajuda a resolver um debate prolongado sobre a origem dos elementos voláteis essenciais à vida na Terra e em outros corpos rochosos do sistema solar.
“Os pesquisadores sempre pensaram que a parte interna do sistema solar, dentro da órbita de Júpiter, era quente demais para que o nitrogênio e outros elementos voláteis se condensassem como sólidos, o que significa que os elementos voláteis do disco interno estavam na fase gasosa”, disse Grewal.
Como as sementes dos planetas rochosos atuais, também conhecidos como protoplanetas, cresceram no disco interno por meio do acréscimo de poeira de origem local, ele disse que parecia que elas não continham nitrogênio ou outros voláteis, necessitando de sua liberação do sistema solar externo. Um estudo anterior da equipe sugeriu que muito desse material rico em voláteis veio para a Terra por meio 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, os cientistas analisaram elementos não voláteis 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 foi desenvolvida apenas para elementos não voláteis”, disse Grewal. “Queríamos ver se isso é verdade para os elementos voláteis também. Nesse caso, pode ser usado para determinar de qual reservatório os voláteis nos planetas rochosos atuais vieram.”
Os meteoritos de ferro são resquícios de núcleos de protoplanetas que se formaram ao mesmo tempo que as sementes dos planetas rochosos atuais, 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 cerca de 300.000 anos após a formação do sistema solar. Todos os meteoritos de ferro do disco interno continham uma concentração mais baixa do isótopo de 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, o externo rico no isótopo de nitrogênio-15 e o interno rico em nitrogênio-14.
“Nosso trabalho muda completamente a narrativa atual”, disse Grewal. “Mostramos que os elementos voláteis estiveram presentes na poeira do disco interno, provavelmente na forma de orgânicos refratários, desde o início. Isso significa que, ao contrário do que se entende atualmente, 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 habitabilidade potencial dos exoplanetas, um tópico de grande interesse para ele como investigador principal do CLEVER Planets, um projeto colaborativo financiado pela NASA que explora como elementos essenciais à vida podem se reunir em exoplanetas distantes.
“Pelo menos para o nosso próprio planeta, agora sabemos que todo o orçamento de nitrogênio não vem apenas de materiais externos do sistema solar”, disse Dasgupta, Maurice Ewing Professor de Ciências da Terra, Ambientais e Planetários de Rice.
“Mesmo que outros discos protoplanetários não tenham o tipo de migração de planeta gigante que resulta na infiltração de materiais ricos em voláteis das zonas externas, seus planetas rochosos internos mais próximos da estrela ainda podem adquirir voláteis de suas zonas vizinhas”, disse ele .
Publicado em 23/01/2021 08h55
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