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Woher stammt der irdische Stickstoff?
Redaktion
/ Pressemitteilung der Universität Jena
astronews.com
26. Januar 2015
Stickstoff ist der Hauptbestandteil unserer Luft und ohne
dieses Gas gäbe es auf der Erde vermutlich kein Leben. Doch woher stammt der
irdische Stickstoff? Forscher haben nun Stickstoff aus zwei Meteoritenproben
analysiert und festgestellt, dass dieser den gleichen Ursprung haben muss, wie
der Stickstoff der Erde. Der Stickstoff im Sonnenwind und in entfernten Kometen
sieht hingegen anders aus.
Die Erde in einer Ansicht, die auf Daten des
Satelliten Suomi NPP basiert.
Bild: NASA [Großansicht] |
Es ist das Gas, das mit fast 80 Prozent den Hauptbestandteil der Luft bildet:
Stickstoff. Tagtäglich atmen wir mehrere tausend Liter davon ein. Das farb- und
geruchlose Gas ist jedoch nicht nur in der Atmosphäre allgegenwärtig. Auch wir
selbst und alle anderen Lebewesen bestehen zu einem erheblichen Teil aus
Stickstoff - ohne ihn hätte sich das Leben auf der Erde vermutlich nie
entwickelt.
Dabei weist der irdische Stickstoff eine recht charakteristische Signatur auf, die ihn deutlich von Stickstoffvorkommen in anderen Regionen
unseres Sonnensystems unterscheidet. Wie dieser einstmals auf die Erde gelangt
ist, ist bislang jedoch ungeklärt. Mineralogen der
Friedrich-Schiller-Universität Jena haben jetzt in zwei Meteoriten neue Hinweise
entdeckt, die zur Klärung dieser Frage beitragen können. Der in den Mineralen
der Meteoriten gespeicherte Stickstoff und der Stickstoff in der Erdatmosphäre
stammt nämlich offenbar aus derselben Quelle.
Das Team um Prof. Dr. Falko Langenhorst vom Institut für Geowissenschaften
der Friedrich-Schiller-Universität Jena haben Proben der Ende der 1970er Jahre
von japanischen Forschern in der Antarktis entdeckten Meteoriten Yamato 791198
und Yamato 793321 untersucht. "Überraschenderweise haben wir darin das sehr
seltene Mineral Carlsbergit gefunden", berichtet Langenhorst. Dieses Mineral
enthält neben Chrom auch große Mengen Stickstoff. "Seiner atomaren Signatur nach
stimmt der Stickstoff aus dem Meteoritengestein mit dem der Erdatmosphäre fast
exakt überein."
Daraus lasse sich schließen, dass beide gemeinsamer Herkunft sein
müssen. Denn: Stickstoff ist nicht gleich Stickstoff. "Wie alle Elemente kommt
auch Stickstoff in unterschiedlich gebauten Atomarten vor", erläutert Dr. Dennis
Harries, der maßgeblich an der aktuellen Studie beteiligt war. So liegt weit
mehr als 99 Prozent des in der Natur vorkommenden Stickstoffs als sogenanntes
14N-Isotop vor. "Zu einem geringen Anteil ist aber auch das etwas
schwerere 15N-Isotop zu finden."
Wie groß dieser Anteil exakt ist, könne ein Hinweis auf den Ursprung des
Stickstoffs sein. So ist bekannt, dass im Sonnenwind weit weniger dieses
schwereren Stickstoffs anzutreffen ist, als in weit vom Zentrum des
Sonnensystems entfernten Kometen. "In seiner Isotopen-Zusammensetzung
unterscheidet sich der irdische Stickstoff sowohl von dem der Sonne als auch dem
weit entfernter Kometen – stimmt aber mit dem der Meteoriten sehr gut überein",
unterstreicht Harries. Wo sich die ursprüngliche Stickstoffquelle befand,
darüber können die Forscher nur spekulieren. "Sie ist aller Wahrscheinlichkeit
nach nicht mehr vorhanden", sagt Langenhorst.
Fest stehe allerdings, dass es sich um Stickstoff in Form von reaktivem
Ammoniak gehandelt haben muss. Anders hätte der Carlsbergit nicht entstehen
können, da molekularer Stickstoff - wie er etwa in der Erdatmosphäre vorkommt -
viel zu reaktionsträge ist. Die Forscher vermuten daher, dass ammoniakhaltiges
Eis vor etwa 4,5 Milliarden Jahren zu den Zutaten des solaren Nebels gehörte,
aus denen sich im Laufe der Entstehung des Sonnensystems auch die Erde und der
Mutterkörper der beiden Meteoriten bildeten.
Über ihre Untersuchungen berichten die Wissenschaftler jetzt in der
Fachzeitschrift Nature Geoscience.
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