Тяжелые молекулы азота раскрывают планетарное перетягивание каната

Ученые из Университета Райса, Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Университета штата Мичиган и Университета Нью-Мексико измерили содержание редких молекул в атмосфере, состоящих только из тяжелых изотопов азота (¹⁵N¹⁵N). Они обнаружили, что их концентрация в 20 раз выше, чем можно объяснить процессами у поверхности Земли. Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, указывает на планетарное «перетягивание каната» между биосферой, глубинами Земли и верхними слоями атмосферы, которое отражается в изотопном составе атмосферного азота.

Азот — ключевой элемент жизни, составляющий более 3/4 атмосферы Земли. Молекула ¹⁵N¹⁵N — самая редкая форма N₂. Ее аномально высокое содержание свидетельствует о балансе между различными процессами: биологическим циклом азота у поверхности, химией в верхних слоях атмосферы (на высотах, близких к орбите МКС) и геологическими процессами в недрах планеты. Это уникальная сигнатура Земли, которая также может служить ориентиром для поиска признаков жизни на других планетах.

«Мы думаем, что обогащение ¹⁵N¹⁵N в основном происходит из-за химии в верхних слоях атмосферы. Перетягивание каната возникает из-за того, что жизнь тянет в противоположном направлении, и мы можем видеть химическое свидетельство этого», — пояснил ведущий автор Лоуренс Йонг. Для измерений использовался уникальный масс-спектрометр, способный различать ничтожную разницу в массе между ¹⁵N¹⁵N и оксидом азота. Эксперименты показали, что биологические процессы создают небольшое обогащение, но его недостаточно для объяснения атмосферных данных, что и указывает на противоборство сил.