Le disque protoplanétaire solaire a été séparé en deux réservoirs, le matériau du système solaire interne ayant une concentration plus faible en azote-15 et le matériau du système solaire externe étant riche en azote-15. La composition isotopique de l'azote de la Terre actuelle se situe entre les deux, selon une nouvelle étude de l'Université Rice qui montre qu'il provient des deux réservoirs. Crédit :Amrita P. Vyas
D'où vient l'azote terrestre ? Les scientifiques de l'Université Rice montrent qu'une source primordiale du bloc de construction indispensable à la vie était proche de chez nous.
Les signatures isotopiques de l'azote dans les météorites de fer révèlent que la Terre a probablement collecté son azote non seulement dans la région au-delà de l'orbite de Jupiter, mais aussi dans la poussière du disque protoplanétaire interne.
L'azote est un élément volatil qui, comme le carbone, hydrogène et oxygène, rend la vie sur Terre possible. Connaître sa source offre des indices non seulement sur la façon dont les planètes rocheuses se sont formées dans la partie interne de notre système solaire, mais aussi sur la dynamique des disques protoplanétaires lointains.
L'étude de Rice, étudiant diplômé et auteur principal, Damanveer Grewal, Le professeur Rice Rajdeep Dasgupta et le géochimiste Bernard Marty à l'Université de Lorraine, La France, apparaît dans Astronomie de la nature .
Leur travail aide à régler un débat prolongé sur l'origine des éléments volatils essentiels à la vie sur Terre et d'autres corps rocheux du système solaire.
« Les chercheurs ont toujours pensé que la partie interne du système solaire, dans l'orbite de Jupiter, était trop chaud pour que l'azote et d'autres éléments volatils se condensent sous forme de solides, ce qui signifie que les éléments volatils dans le disque interne étaient en phase gazeuse, " dit Grewal.
Parce que les graines des planètes rocheuses actuelles, également appelées protoplanètes, a grandi dans le disque interne en accrétant de la poussière d'origine locale, il a dit qu'il semblait qu'ils ne contenaient pas d'azote ou d'autres substances volatiles, nécessitant leur livraison à partir du système solaire externe. Une étude antérieure de l'équipe suggérait qu'une grande partie de cette matière riche en matières volatiles était arrivée sur Terre via la collision qui a formé la lune.
Mais de nouvelles preuves montrent clairement que seule une partie de l'azote de la planète provenait d'au-delà de Jupiter.
Une conception d'artiste montre un disque protoplanétaire de poussière et de gaz autour d'une jeune étoile. De nouvelles recherches de l'Université Rice montrent que l'azote de la Terre provient à la fois des régions intérieures et extérieures du disque qui a formé notre système solaire, contrairement à la théorie précédente. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Dans les années récentes, les scientifiques ont analysé les éléments non volatils dans les météorites, y compris les météorites de fer qui tombent occasionnellement sur Terre, pour montrer que la poussière dans le système solaire interne et externe avait des compositions isotopiques complètement différentes.
"Cette idée de réservoirs séparés n'avait été développée que pour les éléments non volatils, " a déclaré Grewal. "Nous voulions voir si cela est également vrai pour les éléments volatils. Si c'est le cas, il peut être utilisé pour déterminer de quel réservoir proviennent les composés volatils des planètes rocheuses actuelles."
Les météorites de fer sont des vestiges des noyaux de protoplanètes qui se sont formés en même temps que les graines des planètes rocheuses actuelles, devenant le joker que les auteurs ont utilisé pour tester leur hypothèse.
Les chercheurs ont trouvé une signature isotopique d'azote distincte dans la poussière qui a baigné les protoplanètes internes à environ 300, 000 ans de la formation du système solaire. Toutes les météorites de fer du disque interne contenaient une concentration plus faible de l'isotope de l'azote-15, tandis que ceux du disque externe étaient riches en azote-15.
Cela suggère qu'au cours des premiers millions d'années, le disque protoplanétaire divisé en deux réservoirs, l'extérieur riche en isotope azote-15 et l'intérieur riche en azote-14.
"Notre travail change complètement le récit actuel, " a déclaré Grewal. "Nous montrons que les éléments volatils étaient présents dans la poussière du disque interne, probablement sous forme de matières organiques réfractaires, Depuis le tout début. Cela signifie que contrairement à la compréhension actuelle, les graines des planètes rocheuses d'aujourd'hui, y compris la Terre, n'étaient pas exemptes de volatiles."
Dasgupta a déclaré que la découverte est importante pour ceux qui étudient l'habitabilité potentielle des exoplanètes, un sujet de grand intérêt pour lui en tant que chercheur principal de CLEVER Planets, un projet collaboratif financé par la NASA explorant comment des éléments essentiels à la vie pourraient se réunir sur des exoplanètes lointaines.
"Au moins pour notre propre planète, nous savons maintenant que tout le budget d'azote ne provient pas uniquement des matériaux externes du système solaire, " dit Dasgupta, Professeur de Terre Maurice Ewing de Rice, Sciences environnementales et planétaires.
"Même si d'autres disques protoplanétaires n'ont pas le genre de migration de planètes géantes résultant de l'infiltration de matériaux riches en volatiles des zones extérieures, leurs planètes rocheuses intérieures plus proches de l'étoile pourraient encore acquérir des volatiles de leurs zones voisines, " il a dit.
