p Uma equipe de cientistas usando um instrumento UCLA de última geração relata a descoberta de um "cabo de guerra" de vida em escala planetária, nas profundezas da Terra e na alta atmosfera, que é expresso em nitrogênio atmosférico. p A atmosfera da Terra difere da atmosfera da maioria dos outros planetas rochosos e luas de nosso sistema solar por ser rica em gás nitrogênio, ou N2; a atmosfera da Terra é composta por 78% de nitrogênio gasoso. Titã, a maior das mais de 60 luas de Saturno, é o outro corpo em nosso sistema solar com uma atmosfera rica em nitrogênio que se assemelha à nossa.

p Comparado com outros elementos-chave da vida, como oxigênio, hidrogênio e carbono - o nitrogênio molecular é muito estável. Dois átomos de nitrogênio se combinam para formar moléculas de N2 que permanecem na atmosfera por milhões de anos.

p A maior parte do nitrogênio tem massa atômica de 14. Menos de um por cento do nitrogênio tem um nêutron extra. Embora este isótopo pesado, nitrogênio-15, é raro, As moléculas de N2 que contêm dois nitrogênio-15 - que os químicos chamam de 15N15N - são as mais raras de todas as moléculas de N2.

p A equipe de cientistas mediu a quantidade de 15N15N no ar e descobriu que esta forma rara de gás nitrogênio é muito mais abundante do que os cientistas esperavam. A atmosfera da Terra contém cerca de dois por cento mais 15N15N do que pode ser contabilizado por processos geoquímicos que ocorrem perto da superfície da Terra.

p “Esse excesso não era conhecido antes porque ninguém conseguia medi-lo, "disse o autor sênior Edward Young, um professor de geoquímica e cosmoquímica da UCLA. "Nosso espectrômetro de massa Panorama único nos permite ver isso pela primeira vez. Conduzimos experimentos mostrando que a única maneira de ocorrer esse excesso de 15N15N é por meio de reações raras na atmosfera superior. Dois por cento é um enorme excesso. "

p Young disse que o enriquecimento de 15N15N na atmosfera da Terra é uma assinatura exclusiva do nosso planeta. "Mas também nos dá uma pista sobre como podem ser as assinaturas de outros planetas, especialmente se eles são capazes de sustentar a vida como a conhecemos. "

p A pesquisa está publicada na revista. Avanços da Ciência .

p "Não acreditamos nas medições no início, e passamos cerca de um ano nos convencendo de que eram precisos, "disse o autor principal Laurence Yeung, um professor assistente da Terra, ciências ambientais e planetárias na Rice University.

p O estudo começou há quatro anos, quando Yeung, em seguida, um bolsista de pós-doutorado da UCLA no laboratório de Young, aprendi sobre o primeiro espectrômetro de massa desse tipo que estava sendo instalado no laboratório de Young.

p "Naquela hora, ninguém tinha uma maneira de quantificar de forma confiável 15N15N, "disse Yeung, que se juntou ao corpo docente de Rice em 2015. "Tem uma massa atômica de 30, o mesmo que o óxido nítrico. O sinal do óxido nítrico geralmente supera o sinal do 15N15N em espectrômetros de massa. "

p A diferença de massa entre o óxido nítrico e 15N15N é cerca de dois milésimos da massa de um nêutron. Quando Yeung soube que a nova máquina no laboratório de Young podia discernir essa ligeira diferença, ele se candidatou a uma concessão de financiamento da National Science Foundation para saber exatamente quanto 15N15N está na atmosfera da Terra.

p Os co-autores Joshua Haslun e Nathaniel Ostrom da Michigan State University conduziram experimentos com bactérias consumidoras e produtoras de N2 que permitiram à equipe determinar suas assinaturas 15N15N.

p Esses experimentos sugeriram que se deveria ver um pouco mais de 15N15N no ar do que os pares aleatórios de nitrogênio-14 e nitrogênio-15 produziriam - um enriquecimento de cerca de 1 parte por 1, 000, Yeung disse.

p “Houve um pouco de enriquecimento nos experimentos biológicos, mas não o suficiente para explicar o que encontramos na atmosfera, "Yeung disse." Na verdade, isso significa que o processo que causa o enriquecimento atmosférico de 15N15N tem que lutar contra essa assinatura biológica. Eles estão presos em um cabo de guerra. "

p A equipe descobriu que misturas de ar com eletricidade, que simula a química da alta atmosfera, poderia produzir níveis enriquecidos de 15N15N como medidos em amostras de ar.

p Os pesquisadores testaram amostras de ar do nível do solo e de altitudes de cerca de 20 milhas, bem como ar dissolvido de amostras de águas oceânicas rasas.

p "Achamos que o enriquecimento 15N15N vem fundamentalmente da química da atmosfera superior, em altitudes próximas à órbita da Estação Espacial Internacional, "Yeung disse." O cabo de guerra vem da vida puxando na outra direção, e podemos ver evidências químicas disso. Podemos ver o cabo de guerra em todos os lugares. "

p Os co-autores são Issaku Kohl e Edwin Schauble da UCLA; Huanting Hu de arroz; Shuning Li, anteriormente na UCLA e Rice e agora na Universidade de Pequim em Pequim; e Tobias Fischer, da University of New Mexico.