Азот : Биогеохимия земли

 Было обнаружено, что обогащение «тяжелого» азота в атмосфере Земли представляет собой баланс между биогеохимическим и атмосферным образованием азота,  это сигнал, который в один прекрасный день может быть потенциально использован, чтобы предположить наличие биогеохимии на других планетах. 

 Азот в атмосфере преимущественно находится в форме молекулярного азота (N 2 ), состоящего из двух атомов азота-14. Существует также небольшое количество тяжелого изотопа азота-15 (атом азота с дополнительным нейтроном), и в редких случаях два атома азота-15 могут связываться вместе с образованием молекулы азота, известной как 15 N 15N. Однако , 15 N 15 N имеет почти идентичную атомную массу с оксидом азота - разница составляет всего две тысячные доли нейтрона, что создает проблему для измерения его атмосферного обилия. 

Команда во главе с Лоуренсом Юнгом, который является доцентом наук о Земле в Университете Райса, описывает, как они использовали масс-спектрометр с ультравысокой разрешающей способностью в соавторстве профессора Эдварда Янга в университете Калифорнии, Лос-Анджелес, чтобы провести различие между 15 N 15 N и оксидом азота, что привело к точной оценке обилия 15 N15 N в атмосфере. Их результаты удивили: атмосферный 15 N 15 N был обогащен в 20 раз больше, чем можно объяснить биологическими процессами на поверхности. 

 Вместо этого команда определила, что химия в дальних районах верхней атмосферы вблизи орбиты Международной космической станции, вызванная входящим солнечным ультрафиолетовым светом, космическими лучами и столкновениями частиц, произвела дополнительные 15 N 15 Н. 

 Полученные результаты свидетельствуют о битве между химией азота на земле и химией азота в верхней атмосфере, причем поверхностная биогеохимия действует, чтобы противодействовать выработке 15 Н 15 Н в атмосфере. Поэтому относительная численность N 2 и 15 N 15 N в атмосфере является продуктом этого «перетягивания каната». 

 Юнг осторожно относится к использованию сигнала 15 N 15 N в качестве потенциальной биосигнатуры в атмосферах экзопланет, так как сигнал, вероятно, будет меняться в зависимости от расстояния и типа звезды от орбиты планеты (что влияет на количество ультрафиолетового света) , Также возможно, что небиологическая химическая генерация азота может генерировать сигнал на других планетах. 

 «Тем не менее, - рассказывает он,  небиологические реакции N 2,происходящие далеко от верхней атмосферы, обычно неэффективны - на порядок медленнее, чем те, которые катализируются биологическими системами».