世界不思議

地球大部分氮或源於內太陽系


地球上的氮是從哪裡來的?美國萊斯大學一項新研究表明,氮的原始來源其實「近在眼前」。據物理學家組織網21日消息,鐵隕石中氮的同位素特徵表明,地球可能不僅從木星軌道以外的外太陽系收集氮,還從內太陽系原行星塵埃盤中收集氮。相關研究發表在最近的《自然·天文學》雜誌上。

氮是一種揮發性元素,像碳、氫和氧一樣,使地球上的生命存在成為可能。知道其來源不僅有助於研究內太陽系岩質行星如何形成,還為研究原行星盤的動力學提供線索,對研究系外行星的潛在宜居性也意義重大。

有研究表明,現在木星與太陽的距離要比形成之初近4倍。「研究人員一直認為,在太陽系內部,木星軌道內的溫度太高,因此氮和其他揮發性元素無法凝聚成固體,這意味著木星內揮發性元素處於氣態。」論文主要作者達曼維爾·格雷沃說。

因為現在的岩質行星(也被稱為原行星)的種子,是通過本地塵埃的積累而在內部圓盤中生長的,所以人們曾以為,它們似乎不含氮或其他揮發物,這類物質必須從外太陽系獲得。但最新證據清楚地表明,地球上只有一部分氮來自木星以外的外太陽系。

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近年來,科學家們分析了隕石中的非揮發性元素,證明太陽系內外的塵埃具有完全不同的同位素組成。

研究人員發現,在太陽系形成後大約30萬年內,在內部原行星上的塵埃具有明顯的氮同位素特徵。所有來自內盤的鐵隕石所含的氮15同位素濃度較低,而來自外盤的鐵隕石則富含氮15。這表明,在最初的幾百萬年內,原行星盤分為兩個儲層,外層富含氮15同位素,內層富含的是氮14。從一開始,這些揮發性元素就存在於塵埃盤內,很可能是以難降解有機物的形式存在。這一發現與目前的認識相反。

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星球上要出現生命,就需要包含碳、氮、硫等在內的化合物或者揮發性元素。地球和其他岩質行星一樣,內部並不含有揮發物。此前的理論認為,地球上的氮,來源於遙遠古老行星的碰撞。這些奇妙的碰撞,釋放出了那些生命必需的元素。這次,科研人員的最新研究認為,地球上氮的來源可能沒有那麼遙遠,岩質行星本身可能也自帶揮發性元素。人們一直想搞清楚,地球為什麼會成為今天這個樣子。新的思路,新的手段,更高精尖的技術,都在讓我們一次次修正此前的認知。

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