Der Ursprung des Stickstoffs auf der Erde: Folgerungen aus Isotopenmessungen und petrologischen Studien planetarer Materialien auf der Sub-Mikrometerskala.

• Antragsteller: Dr. Jan Leitner
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 276812115

Stickstoff, das häufigste Element der irdischen Atmosphäre, war ein Schlüsselelement für die Biosphäre der Erde. Die N-Isotopenverhältnisse der Felsenplaneten Erde, Mars und Venus unterscheiden sich von denen der Sonne und des protosolaren Nebels (PSN). Daher müssen andere Komponenten des solaren Nebels einen signifikant zum irdischen Stickstoff beigetragen haben. Auf Grund ihrer Isotopenzusammensetzung sind Enstatit-Chondrite das beste Analogmaterial für die Bausteine der Erde, zusammen mit kleineren Anteilen von gewöhnlichen und kohligen Chondriten. Andere Modellierungen ziehen Angrite, eine Achondritgruppe, als Analogmaterial in Betracht. Chemische Untersuchungen zeigen, dass unser Satz extraterrestrischer Proben bei weitem nicht komplett ist, und ein signifikanter Teil der terrestrischen Bausteine fehlt. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, die Stickstoffträger in den verfügbaren Meteoritenproben zu charakterisieren, um dann Rückschlüsse auf das fehlende Material ziehen zu können. In der ersten Projektphase zeigte sich, dass die bekannten N-Träger in den Enstatit-Chondriten nicht ausreichen, um den Gesamt-Stickstoffgehalt zu erklären. Es müssen also noch andere Trägerphasen existieren, die bisher nicht identifiziert wurden. Darüber hinaus zeigte organisches Material (OM) in mehreren kohligen Chondriten hohe 15N-Anreicherungen, die auf wässrige Alterierung auf dem Mutterkörper zurückzuführen sind, und kein reliktisches Material aus der protosolaren Staub- und Gaswolke darstellen. Eine Untersuchung der chemischen Funktionalität dieses Materials ist momentan in Gange. Eine Schlussfolgerung aus dieser Untersuchung ist, dass meteoritisches OM, das Stickstoff zur Erde beigetragen hat, ein breiteres Spektrum von Struktur und chemischer Zusammensetzung hat als ursprünglich angenommen. Ich werde die Untersuchung der Stickstoffträger in verschiedenen chondritischen Meteoriten fortsetzen, mit Schwerpunkt auf Metall, Sulfiden und Silikaten in den E-Chondriten. Zudem wird die Quantifizierung der anorganischen N-Träger in den E- und gewöhnlichen Chondriten fortgesetzt werden, zusammen mit einer Untersuchung des OM in CO- und CV-Chondriten. Der Probensatz wird um Achondrite ergänzt, deren Zusammensetzung Ähnlichkeiten mit den Bausteinen der Erde aufweist. Die Proben werden mittels REM und REM-EDX charakterisiert werden, während die N-Isotope mit der NanoSIMS untersucht werden. Stickstoff wird üblicherweise als CN- gemessen, was den Nachweis auf C-haltige Phasen beschränkt. Daher werden einige Proben mit C imprägniert werden, um die Ausbeute an CN- zu erhöhen. In C-freien Phasen kann N auch als 14,15N+ gemessen werden. Strukturelle Analysen werden mit Transmissionselektronenmikroskopie durchgeführt werden. Dieses Projekt wird den Datensatz über stickstoffhaltige Phasen erweitern und vertiefen, und damit letztendlich eine Bestimmung ihrer Anteile am Stickstoff der frühen Erde ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1833: Building a Habitable Earth
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Kooperationspartner: Professor Dr. Quentin Ramasse