Meteoriten als potenzielle Quelle des Stickstoffs auf der Erde

A: Magnetitteilchen in Proben des Asteroiden Ryugu. B: Schnitt durch das Magnetit. Die Verteilung der Elemente Sauerstoff, Eisen und Silizium ist auf dem mittlerem Bild durch die Farben Rot, Grün und Blau gekennzeichnet. Rechts ist Schwefel (Rot), Stickstoff (Grün) und Magnesium (Blau) dargestellt. (Credit: KyotoU / Toru Matsumoto)
A: Magnetitteilchen in Proben des Asteroiden Ryugu. B: Schnitt durch das Magnetit. Die Verteilung der Elemente Sauerstoff, Eisen und Silizium ist auf dem mittlerem Bild durch die Farben Rot, Grün und Blau gekennzeichnet. Rechts ist Schwefel (Rot), Stickstoff (Grün) und Magnesium (Blau) dargestellt. (Credit: KyotoU / Toru Matsumoto)

Mikrometeoriten von eishaltigen Himmelskörpern im äußeren Sonnensystem könnten für den Transport des Stickstoffs in die erdnahe Region während der Frühzeit unseres Sonnensystems verantwortlich sein. Diese Entdeckung wurde von einem internationalen Forschungsteam unter Leitung der Kyoto University am 1. Dezember 2023 im Journal Nature Astronomy veröffentlicht.

Stickstoffverbindungen wie Ammoniaksalze kommen in dem Material in sonnenfernen Regionen häufig vor, aber Belege für ihren Transport in die Orbitalregion der Erde waren bislang schlecht verstanden.

“Unsere neuen Ergebnisse sprechen für die Möglichkeit, dass eine größere Menge Stickstoffverbindungen in die Nähe der Erde transportiert wurde, als bislang angenommen, und dass sie eventuell als Bausteine für das Leben auf unserem Planeten dienten”, sagte Hope Ishii, Co-Autorin der Studie vom Hawai’i Institute of Geophysics and Planetology der UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST).

Wie alle Asteroiden, ist Ryugu ein kleines Gesteinsobjekt, das die Sonne umkreist. Die Raumsonde Hayabusa2 der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) erforschte Ryugu und brachte im Jahr 2020 Material von seiner Oberfläche zurück zur Erde. Dieser erstaunliche Asteroid ist reich an Kohlenstoff und unterlag drastischen Verwitterungsprozessen bedingt durch das Weltraumwetter, wozu Kollisionen mit Mikrometeoriten und geladene Ionen von der Sonne gehören.

In dieser Studie zielten die Wissenschaftler darauf ab, Hinweise dafür zu finden, dass diese Materialien in die Nähe des Erdorbits gelangten, wo sich Ryugu derzeit befindet. Sie untersuchten die Belege für weltraumwetterbedingte Verwitterung in Proben des Asteroiden. Mit einem Elektronenmikroskop stellten sie fest, dass die Oberfläche der Proben von Ryugu mit winzigen Mineralen bedeckt sind, die aus Eisen und Stickstoff bestehen (Eisennitrid, Fe4N).

“Wir schlugen vor, dass winzige Meteoriten – sogenannte Mikrometeoriten – mit Ammoniakverbindungen von eishaltigen Himmelskörpern absplitterten und mit Ryugu kollidierten”, sagte Toru Matsumoto, der Hauptautor der Studie und Assistenzprofessor an der Kyoto University. “Die Kollisionen mit Mikrometeoriten lösen chemische Reaktionen mit Magnetit aus und führen zur Bildung des Eisennitrids.”

Das Eisennitrid wurde auf der Oberfläche von Magnetit beobachtet, das aus Eisen- und Sauerstoffatomen besteht. Wenn Magnetit der Weltraumumgebung ausgesetzt wird, gehen aufgrund der Wechselwirkungen mit Wasserstoffionen von der Sonne (dem Sonnenwind) und durch die Aufheizung durch Mikrometeoriteneinschläge Sauerstoffatome von der Oberfläche verloren. Diese Prozesse bilden metallisches Eisen auf der Oberfläche des Magnetits, was rasch mit Ammoniak reagiert und ideale Bedingungen für die Synthese von Eisennitrid schafft.

Quelle

(THK)

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