Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie der Stickstoff auf die Erde kam

19.01.2015

Mineralogen der Universität Jena analysieren das chemische Erbe von Meteoriten

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.


Die Mineralogen Prof. Dr. Falko Langenhorst und Dr. Dennis Harries (vorne) von der Universität Jena.

Foto: Jan-Peter Kasper/FSU

Dabei weist der irdische Stickstoff eine recht charakteristische chemische 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. In der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Nature Geoscience“ präsentieren sie Forschungsergebnisse, die belegen, dass der in den Mineralen der Meteoriten gespeicherte Stickstoff und der Stickstoff in der Erdatmosphäre ursprünglich aus derselben Quelle stammen müssen (DOI: 10.1038/NGEO2339).

Dazu hat das Team um Prof. Dr. Falko Langenhorst 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“, sagt Prof. 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“, so der Mineraloge. 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 Erstautor der aktuellen Studie. So liegt weit mehr als 99 Prozent des in der Natur vorkommenden Stickstoffs als sogenanntes [hoch] 14 N-Isotop vor. „Zu einem geringen Anteil ist aber auch das etwas schwerere [hoch] 15 N-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.

Original-Publikation:
Harries D, Hoppe P, Langenhorst F.: Reactive ammonia in the solar protoplanetary disk and the origin of Earth’s nitrogen. Nature Geoscience 2015, DOI: 10.1038/NGEO2339

Kontakt:
Prof. Dr. Falko Langenhorst, Dr. Dennis Harries
Institut für Geowissenschaften der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Carl-Zeiss-Promenade 10, 07745 Jena
Tel.: 03641 / 948710, 03641 / 948736
E-Mail: falko.langenhorst[at]uni-jena.de, dennis.harries[at]uni-jena.de

Weitere Informationen:

http://www.uni-jena.de

Ute Schönfelder | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Globale Klimaextreme nach Vulkanausbrüchen
22.08.2017 | Justus-Liebig-Universität Gießen

nachricht Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen
18.08.2017 | Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Platz 2 für Helikopter-Designstudie aus Stade - Carbontechnologie-Studenten der PFH erfolgreich

Bereits lange vor dem Studienabschluss haben vier Studenten des PFH Hansecampus Stade ihr ingenieurwissenschaftliches Können eindrucksvoll unter Beweis gestellt: Malte Blask, Hagen Hagens, Nick Neubert und Rouven Weg haben bei einem internationalen Wettbewerb der American Helicopter Society (AHS International) den zweiten Platz belegt. Ihre Aufgabe war es, eine Designstudie für ein helikopterähnliches Fluggerät zu entwickeln, das 24 Stunden an einem Punkt in der Luft fliegen kann.

Die vier Kommilitonen sind im Studiengang Verbundwerkstoffe/Composites am Hansecampus Stade der PFH Private Hochschule Göttingen eingeschrieben. Seit elf...

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die Zukunft des Leichtbaus: Mehr als nur Material einsparen

23.08.2017 | Veranstaltungen

Logistikmanagement-Konferenz 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Spot auf die Maschinerie des Lebens

23.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die Sonne: Motor des Erdklimas

23.08.2017 | Physik Astronomie

Entfesselte Magnetkraft

23.08.2017 | Physik Astronomie