פתיחת מקורות כדור הארץ: איזוטופי חנקן חושפים סודות פלנטריים

מחקר זה מדגיש שגם התכה-הנדיפה מוקדמת וגם הצטברות מאוחרת של חומרים עשירים בנדיפים הם חלק בלתי נפרד מהבנת התפלגות החנקן בכדור הארץ סיליקט. תובנות אלו פותחות אפיקים חדשים להבנת המקורות של חומרים נדיפים בכדור הארץ.

צוות חוקרים בראשות פרופסור וואנג וונזונג מבית הספר למדעי כדור הארץ והחלל של אוניברסיטת סין באוניברסיטת סין, בשיתוף עם מומחים בינלאומיים, בדק כיצד איזוטופים חנקן מתפצלים במהלך היווצרותם ואבולוציה של כוכבי לכת ארציים. הממצאים שלהם פורסמו ב תקשורת טבע.

נכון להיום, הקהילה האקדמית מחזיקה בעיקר בשני מודלים לגבי הצטברות חומרים נדיפים על פני כדור הארץ: מודל "הפורניר המאוחר" ומודל "האבולוציה המוקדמת".

מכיוון שחנקן הוא אחד מאבני הבניין הבסיסיות של החיים על פני כדור הארץ, לבחינה יסודית של ההיסטוריה ההצטברותית והאבולוציונית שלו יש משמעות עצומה בהבנת מקורם של אלמנטים הקשורים לחיים והתפתחות יכולת המגורים על הפלנטה שלנו.

מתודולוגיית מחקר

חוקרים השתמשו בשיטות חישוב עקרונות ראשונים כדי להתעמק במנגנון החלוקה של איזוטופים חנקן (14N ו-15N) במהלך עיבוי חומרי הערפילית לעוברים פלנטריים. ההתמקדות העיקרית הייתה בשני השלבים של התכה-הנדיפה ובידול ליבה-מעטפת.

חוקרים גילו שבמצב שבו גז המימן עדיין לא התפוגג במלואו בערפילית השמש המוקדמת, התכה-הנדיפה גרמה להעשרה של 14N בעוברים הפלנטריים, בעוד שההתמיינות של ליבה-מעטפת הובילה להעשרה של 15N בהמסת הסיליקט.

על ידי שילוב של חישובי עקרונות ראשונים ונתוני תצפית, חוקרים מצאו כי האבולוציה של עוברים פלנטריים מוקדמים לבדה אינה יכולה להסביר באופן מלא את הרכב איזוטופי החנקן של כדור הארץ הסיליקט. יש לשקול תוספת בשלב מאוחר של חומרים עשירים בנדיפים (כגון כונדריטים פחמניים). שפע החנקן של כדור הארץ הסיליקט הוא תוצאה הן של אבולוציה מוקדמת והן של הצטברות בשלב מאוחר, אך התרומה של הצטברות בשלב מאוחר לשפע של חומרים נדיפים אחרים מוגבלת.

מחקר זה שופך אור על העובדה ששני השלבים המכריעים של התכה-הנדיפה מוקדמת של כוכבי הלכת והצטברות מאוחרת של חומרים עשירים בנדיפים קובעים יחד את שפע החנקן בכדור הארץ הסיליקט, ומציעים פרספקטיבות חדשות על הבנת מקורם של חומרים נדיפים בכדור הארץ.