Азот древней Земли оказался внеземным

Ученые исследовали гранулы магнетита в образцах с поверхности астероида Рюгу и обнаружили на их поверхности соединения азота — элемента, без которого не появилась бы жизнь на Земле.

Азот — один из основных компонентов аминокислот, которые лежат в основе РНК и ДНК. Поэтому без этого элемента на Земле не могла появиться жизнь, какой мы ее знаем. Проблема в том, что во времена формирования нашей планеты азота в ее окрестностях было относительно мало.

Ученым известны соединения азота, способные сохранить стабильность в условиях внутренней части Солнечной системы. К сожалению, ни в ближайшей межпланетной пыли, ни в образовавшихся неподалеку микрометеоритах найти такие соединения пока не удалось.

Зато в телах, образовавшихся вдали от Солнца, азота много. Например, в форме солей аммония. И это подтверждается наблюдениями за кометами и ледяными телами внешних областей системы. Но как этот азот попал в окрестности Земли?

Проведя изотопный анализ образцов лунной породы, ранее ученые обнаружили, что источник «внешнего» азота — долетевшие к нам астероидные микрометеороиды. Чтобы оценить их вклад в запасы азота на Земле, необходимо знать содержание этого элемента в их составе, а такие подсчеты не проводили. Помогли образцы астероида Рюгу.

Рюгу — обычный околоземный астероид спектрального класса С. В 2019 году аппарат «Хаябуса-2» собрал с его поверхности образцы пород и доставил на Землю. В работе, опубликованной в журнале Nature Astronomy, международная группа ученых представила новый анализ этих образцов.

Согласно результатам, микрометеориты из внешних областей Солнечной системы стали обильным источником азота для молодой Земли. Причем объемы доступного азота ранее сильно недооценивались.

Частицы магнетита в образцах Рюгу (снимок А). «Карта» элементов в частицах, полученная методом STEM-EDX (снимок B). На первом снимке красным отмечен кислород, зеленым — железо, синим — кремний. На втором: сера, азот и магний / © KyotoU, Toru Matsumoto

Разгадка заключается в космическом выветривании поверхностей астероидов. Под действием частиц солнечного ветра и ударов микрометеоритов в породе происходят химические реакции, в процессе которых образуется стабильное соединение азота — нитрид железа.

Один из основных минералов в образцах Рюгу — магнетит. Под влиянием ионов водорода из солнечного ветра и от тепла столкновений с частицами микрометеоритов магнетит теряет атомы кислорода. Так на поверхности гранул магнетита остается чистое железо, которое в химических реакциях с аммонием из микрометеоритов превращается в нитрид железа, связывая азот.

Во внутренней Солнечной системе множество тел, подобных Рюгу. Поэтому доступ к азоту у молодой Земли был гораздо выше, чем считали ученые.

Впрочем, на этом проблемы с доступностью азота не заканчиваются. На молодой Земле, как и сегодня, большая часть азота находилась в форме малоактивной молекулы N2. Использовать его в такой форме способны немногие современные живые существа. Поэтому остается открытым вопрос, как азот «переваривали» первые формы жизни.