Un equipo de científicos que utiliza un instrumento UCLA de última generación informa sobre el descubrimiento de un "tira y afloja" a escala planetaria de la vida, la Tierra profunda y la atmósfera superior que se expresa en nitrógeno atmosférico.
La atmósfera de la Tierra difiere de las atmósferas de la mayoría de los otros planetas y lunas rocosas en nuestro sistema solar en que es rica en nitrógeno gaseoso, o N 2 ; La atmósfera de la Tierra es 78 por ciento de gas nitrógeno. Titán, la más grande de las más de 60 lunas de Saturno, es el otro cuerpo en nuestro sistema solar con una atmósfera rica en nitrógeno que se parece a la nuestra.
En comparación con otros elementos clave de la vida, como el oxígeno, el hidrógeno y el carbono, el nitrógeno molecular es muy estable. Dos átomos de nitrógeno se combinan para formar N 2 moléculas que permanecen en la atmósfera durante millones de años.
La mayoría del nitrógeno tiene una masa atómica de 14. Menos del uno por ciento del nitrógeno tiene un neutrón adicional. Si bien este isótopo pesado, el nitrógeno-15, es raro, N 2 moléculas que contienen dos nitrógeno-15, que los químicos llaman 15 N 15 N - son los más raros de todos los N 2 moléculas
El equipo de científicos midió la cantidad de 15 N 15 N en el aire y descubrió que esta forma rara de gas nitrógeno es mucho más abundante de lo que los científicos esperaban. La atmósfera de la Tierra contiene aproximadamente un dos por ciento más 15 N 15 N que puede explicarse por procesos geoquímicos que ocurren cerca de la superficie de la Tierra.
"Este exceso no se conocía antes porque nadie podía medirlo", dijo el autor principal Edward Young, profesor de geoquímica y cosmoquímica de la UCLA. "Nuestro espectrómetro de masas Panorama único en su tipo nos permite ver esto por primera veztiempo. Llevamos a cabo experimentos que demuestran que la única forma de este exceso de 15 N 15 N ocurre por reacciones raras en la atmósfera superior. Dos por ciento es un exceso enorme "
Young dijo que el enriquecimiento de 15 N 15 N en la atmósfera de la Tierra es una firma que es exclusiva de nuestro planeta. "Pero también nos da una pista sobre cómo se verían las firmas de otros planetas, especialmente si son capaces de soportar la vida tal como la conocemos".
La investigación se publica en la revista Avances científicos .
"No creíamos las mediciones al principio, y pasamos cerca de un año convenciéndonos de que eran precisas", dijo el autor principal Laurence Yeung, profesor asistente de ciencias de la Tierra, medioambientales y planetarias en la Universidad de Rice.
El estudio comenzó hace cuatro años cuando Yeung, entonces un estudioso postdoctoral de la UCLA en el laboratorio de Young, se enteró del primer espectrómetro de masas que se estaba instalando en el laboratorio de Young.
"En ese momento, nadie tenía una manera de cuantificar de manera confiable 15 N 15 N ", dijo Yeung, quien se unió a la facultad de Rice en 2015." Tiene una masa atómica de 30, lo mismo que el óxido nítrico. La señal del óxido nítrico generalmente supera la señal de 15 N 15 N en espectrómetros de masas "
La diferencia en masa entre óxido nítrico y 15 N 15 N es aproximadamente dos milésimas de la masa de un neutrón. Cuando Yeung se enteró de que la nueva máquina en el laboratorio de Young podía discernir esta ligera diferencia, solicitó subvenciones de la National Science Foundation para saber exactamente cuánto 15 N 15 N está en la atmósfera de la Tierra.
Los coautores Joshua Haslun y Nathaniel Ostrom de la Universidad Estatal de Michigan realizaron experimentos sobre N 2 -consumidor y N 2 bacterias productoras que permitieron al equipo determinar su 15 N 15 N firmas
Estos experimentos sugirieron que uno debería ver un poco más 15 N 15 N en el aire que producirían pares aleatorios de nitrógeno-14 y nitrógeno-15, un enriquecimiento de aproximadamente 1 parte por 1,000, dijo Yeung.
"Hubo un poco de enriquecimiento en los experimentos biológicos, pero no lo suficiente como para dar cuenta de lo que habíamos encontrado en la atmósfera", dijo Yeung. "De hecho, significaba que el proceso estaba causando la atmósfera 15 N 15 El enriquecimiento de N tiene que luchar contra esta firma biológica. Están encerrados en un tira y afloja ".
El equipo descubrió que eliminar mezclas de aire con electricidad, que simula la química de la atmósfera superior, podría producir niveles enriquecidos de 15 N 15 N como se midió en muestras de aire.
Los investigadores analizaron muestras de aire desde el suelo y desde altitudes de aproximadamente 20 millas, así como también aire disuelto de muestras de aguas oceánicas poco profundas.
"Creemos que el 15 N 15 El enriquecimiento de N proviene fundamentalmente de la química en la atmósfera superior, a altitudes cercanas a la órbita de la Estación Espacial Internacional ", dijo Yeung." El tira y afloja viene de la vida tirando en la otra dirección, y podemos ver químicosevidencia de eso. Podemos ver el tira y afloja en todas partes "
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Materiales proporcionados por Universidad de California - Los Ángeles . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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