{"id":27700,"date":"2023-06-23T07:00:01","date_gmt":"2023-06-23T05:00:01","guid":{"rendered":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2023\/06\/23\/sternengeschichten-folge-552-der-stickstoff-der-erdatmosphaere\/"},"modified":"2025-05-14T17:28:45","modified_gmt":"2025-05-14T15:28:45","slug":"sternengeschichten-folge-552-der-stickstoff-der-erdatmosphaere","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2023\/06\/23\/sternengeschichten-folge-552-der-stickstoff-der-erdatmosphaere\/","title":{"rendered":"Sternengeschichten Folge 552: Der Stickstoff der Erdatmosph\u00e4re"},"content":{"rendered":"<p><a href=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.at\/wp-content\/uploads\/2022\/11\/SG_Logo.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignleft size-thumbnail wp-image-12938\" src=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/SG_Logo-150x150-1.png\" alt=\"SG_Logo\" width=\"150\" height=\"150\" \/><\/a><i>Das ist die Transkription einer Folge meines <a href=\"https:\/\/sternengeschichten.podigee.io\/\">Sternengeschichten-Podcasts<\/a>. Die Folge gibt es auch als <a href=\"https:\/\/main.podigee-cdn.net\/media\/podcast_7374_sternengeschichten_episode_1138224_sternengeschichten_folge_552_der_stickstoff_der_erdatmosphare.mp3?v=1687188006\">MP3-Download<\/a> und <a href=\"https:\/\/youtu.be\/t82lAhn1_cY\">YouTube-Video<\/a>.<\/i> Und den ganzen Podcast findet ihr auch bei <b><a href=\"https:\/\/open.spotify.com\/show\/0ikLkbZTH9yjuwetyBheXX\">Spotify<\/a><\/b>.<\/p>\n<p><b>Mehr Informationen: [<a href=\"https:\/\/sternengeschichten.podigee.io\/feed\/mp3\">Podcast-Feed<\/a>][<a href=\"https:\/\/itunes.apple.com\/de\/podcast\/sternengeschichten\/id583344780\">iTunes<\/a>][<a href=\"https:\/\/bitlove.org\/astrodicticum\">Bitlove<\/a>][<a href=\"https:\/\/www.facebook.com\/sternengeschichten\">Facebook<\/a>] [<a href=\"https:\/\/twitter.com\/@sternenpodcast\">Twitter<\/a>]<\/b><\/p>\n<p>Wer den Podcast finanziell unterst\u00fctzen m\u00f6chte, kann das hier tun: Mit <a href=\"https:\/\/www.paypal.me\/florianfreistetter\">PayPal<\/a>, <a href=\"https:\/\/www.patreon.com\/sternengeschichten\">Patreon<\/a> oder <a href=\"https:\/\/steadyhq.com\/sternengeschichten\">Steady<\/a>.<\/p>\n<p><span style=\"font-size: xx-small;\">\u00dcber Bewertungen und Kommentare freue ich mich auf allen Kan\u00e4len.<\/span><br \/>\n<script class=\"podigee-podcast-player\" src=\"https:\/\/player.podigee-cdn.net\/podcast-player\/javascripts\/podigee-podcast-player.js\" data-configuration=\"https:\/\/sternengeschichten.podigee.io\/552-sternengeschichten-folge-552-der-stickstoff-der-erdatmosphare\/embed?context=external&#038;token=3ndfRc7MRDh1gPW6GqDwUA\"><\/script><\/p>\n<hr>\n<p><strong>Sternengeschichten Folge 552: Der Stickstoff der Erdatmosph\u00e4re<\/strong><\/p>\n<p>Die Atmosph\u00e4re der Erde besteht fast komplett aus Stickstoff und Sauerstoff. Stickstoff macht dabei die \u00fcberwiegende Mehrheit aus; 78 Prozent der Luft bestehen aus diesem Element. 21 Prozent sind Sauerstoff und dann ist da noch ein bisschen Argon, Kohlendioxid und andere Gase in sehr geringen Mengen. Den Sauerstoff brauchen wir dringend zum \u00dcberleben, aber auch der Stickstoff ist wichtig. Und die Frage seiner Herkunft ist durchaus spannend. Wie ist die Erde eigentlich dazu gekommen, von einer Atmosph\u00e4re mit so viel Stickstoff umgeben zu sein?<\/p>\n<p>W\u00e4hrend die Erde entstanden ist, vor circa 4,6 Milliarden Jahren, hatte sie noch keine Atmosph\u00e4re im eigentlich Sinn. Sie ist, so wie die anderen Planeten, aus einer gro\u00dfen kosmischen Wolke voll Gas und Staub entstanden. Beziehungsweise: Die Sonne ist aus so einer Wolke entstanden und die Planeten aus dem Zeug, dass dann noch \u00fcbrig war. So oder so: Diese kosmischen Wolken bestehen fast v\u00f6llig aus den beiden h\u00e4ufigsten Elementen im Universum, aus Wasserstoff und Helium. Und das waren auch die beiden Gase, die die noch in Entstehung begriffene Erde in ihrer Uratmosph\u00e4re gehabt habt. Diese Wasserstoff-Helium-Atmosph\u00e4re hat sie aber nicht festhalten k\u00f6nnen. Einerseits, weil diese beiden Atome die leichtesten chemischen Elemente und daher auch sehr fl\u00fcchtig sind. Es braucht mehr Masse und mehr Anziehungskraft als die Erde hat, um sie dauerhaft halten zu k\u00f6nnen. Und andererseits war die junge Sonne noch sehr hell, hei\u00df und aktiv und mit ihrer starken Strahlung und ihren starken Sternwinden hat sie die Uratmosph\u00e4re der Erde wie ein Sandstrahler abgetragen und wieder ins All gepustet.<\/p>\n<p>Die junge Erde war auch extrem hei\u00df, quasi komplett aufgeschmolzen und es hat ein wenig gedauert, bis sie einigerma\u00dfen fest geworden ist. Ihre n\u00e4chste Atmosph\u00e4re hat sie aus den Gasen bekommen, die durch Vulkanismus und andere geologische Vorg\u00e4nge aus ihrem Inneren ausgegast sind. Das war vor allem sehr viel Kohlendioxid, aber auch Methan, Stickstoff und Wasserdampf. Es hat \u00fcber eine Milliarde Jahre gedauert, bis die Erde so weit abgek\u00fchlt war, dass fl\u00fcssiges Wasser dauerhaft auf ihrer Oberfl\u00e4che existieren konnte. Und dann hat es erst mal geregnet; der ganze Wasserdampf aus der Atmosph\u00e4re regnet runter und regnet und regnet und regnet &#8211; ein paar Millionen Jahre lang. Dieser Regen hat das meiste Kohlendioxid aus der Atmosph\u00e4re entfernt und auch die meisten anderen Gase, bis auf den Stickstoff. Der ist n\u00e4mlich ein sogenanntes &#8222;Inertgas&#8220;, also ein Gas, das sich nur sehr widerwillig an chemischen Reaktionen beteiligt. Er hat also so gut wie kaum an irgendwelchen chemischen Reaktionen in der Atmosph\u00e4re teilgenommen und ist daher auch zum gr\u00f6\u00dften Teil dort geblieben. Stickstoff hat au\u00dferdem keine gro\u00dfe Lust, ins Gestein der Erde eingebunden zu werden, im Gegensatz beispielsweise zu Sauerstoff. Der Stickstoff bleibt also einfach in der Atmosph\u00e4re und sammelt sich dort an. Genau deswegen haben wir so viel davon und dass wir neben dem Stickstoff auch noch einen relevanten Anteil an Sauerstoff in der Atmosph\u00e4re haben, liegt am Leben auf der Erde. Ich habe davon ja schon in Folge 171 erz\u00e4hlt: Vor circa 3,5 Milliarden Jahren haben ein paar der damals existierenden Mikroorganismen angefangen, Photosynthese zu betreiben und dabei Sauerstoff zu produzieren. Das Gas hat sich immer weiter angereichert, zuerst im Meer und dann in der Atmosph\u00e4re. <\/p>\n<figure id=\"attachment_36546\" aria-describedby=\"caption-attachment-36546\" style=\"width: 640px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.at\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/Pahoeoe_fountain_edit2.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Pahoeoe_fountain_edit2-1024x683-1.jpg\" alt=\"\" width=\"640\" height=\"427\" class=\"size-large wp-image-36546\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-36546\" class=\"wp-caption-text\">Ohne Vulkanismus keine Atmosph\u00e4re (<a href=\"https:\/\/commons.wikimedia.org\/wiki\/File:Pahoeoe_fountain_edit2.jpg?uselang=de\">Bild: USGS, gemeinfrei<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n<p>So ist im Laufe der Zeit die Luft entstanden, die wir heute atmen: Haupts\u00e4chlich Stickstoff und ein bisschen Sauerstoff. Was aber immer noch nicht erkl\u00e4rt, wo der Stickstoff urspr\u00fcnglich hergekommen ist. Dazu m\u00fcssen wir noch mal zur\u00fcck in die Zeit, als die Planeten entstanden sind. Beziehungsweise noch ein wenig weiter zur\u00fcck. Beim Urknall selbst, vor 13,8 Milliarden Jahren, gab es noch keinen Stickstoff; damals entstanden nur Wasserstoff und Helium. Aber Stickstoff geh\u00f6rt zu den chemischen Elementen, die durch Kernfusionsprozesse im Inneren von Sternen entstehen k\u00f6nnen. Als die ersten Sterne des Universums ihr Leben beendet haben, haben sie ihre Innereien bei Supernova-Explosionen im All verteilt und in den kosmischen Wolken, die zuvor nur aus Wasserstoff und Helium bestanden haben, haben sich nun langsam auch andere Elemente angereichert. Die Wolke, aus der sich die Sonne gebildet hat, hat also schon Stickstoff, Sauerstoff und jede Menge andere Atomsorten enthalten. Immer noch sehr, sehr wenig im Vergleich zur Menge von Wasserstoff und Helium, aber immerhin.<\/p>\n<p>Dann ist die Sonne entstanden und aus dem \u00fcbrig gebliebenen Material hat sich eine Scheibe aus Gas und Staub um sie herum gebildet. In dieser Scheibe hat sich das ganze Zeug immer weiter zusammengeklumpt; es sind Felsbrocken entstanden, die immer gr\u00f6\u00dfer geworden sind und irgendwann haben sich aus all diesen Brocken die Planeten gebildet. Der Stickstoff war Teil dieser Brocken und ist so auch auf die Erde gekommen. Von den ersten Sternen in die kosmische Wolke aus der sich die Sonne gebildet hat, von dort ins Baumaterial der Erde und dann aus ihrem Inneren hinaus in die Atmosph\u00e4re: Das ist der Weg des Stickstoffs, aber die Sache ist nat\u00fcrlich ein wenig komplizierter als diese kurze Beschreibung. Vor allem besch\u00e4ftigt die Forschung die Frage, aus welchen Regionen des sehr jungen Sonnensystems die Erde ihren Stickstoff bekommen hat. <\/p>\n<p>Fangen wir mal mit der trivialen Feststellung an, dass es n\u00e4her an der Sonne w\u00e4rmer ist als weiter von ihr entfernt. Fl\u00fcchtige Stoffe, wie Wasserstoff, Sauerstoff, oder eben auch Stickstoff k\u00f6nnen in dieser Umgebung nur in Form von Gas existieren und nicht kondensieren, also Feststoffe bilden bzw. Teil von Feststoffen sein. Das geht nur weiter drau\u00dfen im Sonnensystem, ungef\u00e4hr hinter der Bahn des Jupiters. Dort ist es k\u00fchl genug. In der N\u00e4he der Sonne gibts also jede Menge Staub mit nur sehr wenigen fl\u00fcchtige Gasen wie Stickstoff. Weiter drau\u00dfen dagegen gibt es sehr viel mehr. Sonnennahe Planeten wie die Erde haben sich also aus Brocken gebildet, die kaum Stickstoff enthalten, was bedeutet, dass der Stickstoff erst sp\u00e4ter dazu gekommen sein muss; durch Asteroiden und Kometen die im \u00e4u\u00dferen Sonnensystem entstanden und dann auf der Erde eingeschlagen sind. <\/p>\n<p>Das jedenfalls war das Bild, dass man lange Zeit von der Situation gehabt hat. Im Jahr 2021 fand man dann aber heraus, dass alles noch ein wenig komplizierter ist. Wenn man sich den Stickstoff ansieht, den man in Meteoriten findet, ist es n\u00e4mlich nicht immer die selbe Art. Atome k\u00f6nnen in unterschiedlichen Varianten existieren; je nachdem wie viele Neutronen sie in ihrem Kern haben. Der Atomkern eines Stickstoffatoms muss immer sieben Protonen haben, sonst ist es kein Stickstoff. Die Zahl der elektrisch ungeladenen Neutronen kann aber variieren. In 99 von 100 F\u00e4llen sind es sieben Neutronen, es k\u00f6nnen aber auch acht sein (und theoretisch auch andere Variationen, aber die sind nicht stabil und spielen f\u00fcr unsere \u00dcberlegungen jetzt keine Rolle). Die normale Varianten von Stickstoff mit je sieben Protonen und Neutronen nennt man Stickstoff-14 und es ist klar, dass dieses Atom ein bisschen leichter als der Stickstoff-15, der ein Neutron mehr im Kern hat. <\/p>\n<p>Dadurch kann man die beiden unterscheiden und man hat herausgefunden, dass Meteoriten die aus dem inneren Sonnensystem stammen nicht nur generell sehr viel weniger Stickstoff enthalten als die aus dem \u00e4u\u00dferen Sonnensystem, sondern im Vergleich zum Stickstoff-14 auch weniger Stickstoff-15. Oder anders gesagt: Das Verh\u00e4ltnis von Stickstoff-14 zu Stickstoff-15 unterscheidet sich, je nachdem ob die Meteoriten nahe an der Sonne entstanden sind oder weiter weg. Jetzt k\u00f6nnte man sich das entsprechende Verh\u00e4ltnis beim Stickstoff auf der Erde ansehen und w\u00fcrde eigentlich erwarten, dass es dem Verh\u00e4ltnis entspricht, das wir von den Objekten im \u00e4u\u00dferen Sonnensystem kennen. Denn von dort stammen ja, wie ich gerade erkl\u00e4rt habe, die Himmelsk\u00f6rper, die den Stickstoff auf die Erde gebracht haben. Die Daten haben gezeigt, dass das nicht so ist. Die Erde muss ihren Stickstoff sowohl von sonnennahen als auch von sonnenfernen Objekten bekommen. <\/p>\n<figure id=\"attachment_36547\" aria-describedby=\"caption-attachment-36547\" style=\"width: 640px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.at\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/Jupiter_by_Cassini-Huygens.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Jupiter_by_Cassini-Huygens-1024x967-1.jpg\" alt=\"\" width=\"640\" height=\"604\" class=\"size-large wp-image-36547\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-36547\" class=\"wp-caption-text\">Jupiter hat geholfen, unsere Atmosph\u00e4re zu gestalten (<a href=\"https:\/\/commons.wikimedia.org\/wiki\/File:Jupiter_by_Cassini-Huygens.jpg\">Bild: NASA<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n<p>Es lief also vermutlich so ab: Im inneren Sonnensystem konnte sich der Stickstoff in Form diverser organischer Verbindungen halten und wurde Teil des Baumaterials der Planeten. Der Sonnenwind, also das Material, das die Sonne aus ihren \u00e4u\u00dferen Schichten ins All schleudert, enth\u00e4lt ebenfalls kleine Mengen an Stickstoff, aber mit einem geringen Anteil an Stickstoff-15. Das f\u00fchrt dazu, dass sich nahe an der Sonne Objekte bilden, die arm an Stickstoff-15 sind im Vergleich zum \u00e4u\u00dferen Sonnensystem. Wir bekommen also eine Zweiteilung, was das Baumaterial angeht und erst sp\u00e4ter hat sich das alles ein wenig vermischt, als durch die gravitativen St\u00f6rungen des Jupiters immer mehr Asteroiden und Kometen aus dem \u00e4u\u00dferen Sonnensystem ins innere Sonnensystem gelangt sind. Die Erde hat sich bei ihrer Enstehung aus dem sonnennahen Reservoir bedient, das arm an Stickstoff-15 ist und sp\u00e4ter kam dann das Stickstoff-15-reiche Material aus dem \u00e4u\u00dferen Sonnensystem dazu.<\/p>\n<p>Die Erkenntnis, dass auch nahe an einem Stern zumindest gewisse Mengen Stickstoff im Baumaterial f\u00fcr Planeten existieren, ist interessant. Denn nicht jedes Planetensystem hat einen gro\u00dfen Jupiter in der Mitte sitzen, der durch seine Gravitation Material von au\u00dfen nach innen transportiert. Aber, wie wir jetzt wissen, auch wenn ein Planet nur aus sternnahen Material entsteht, ist Stickstoff vorhanden. Was sehr praktisch ist, wenn wir auf der Suche nach lebensfreundlichen Planeten sind. Denn Stickstoff ist enorm wichtig f\u00fcr das Leben auf der Erde. Er ist Bestandteil der Proteine, also den Molek\u00fcle, aus denen wir Lebewesen quasi bestehen. Wir m\u00fcssen, so wie alle anderen Lebewesen auch, Stickstoff mit unserer Nahrung aufnehmen und es braucht einen komplette Stickstoffkreislauf, damit Leben auf der Erde existieren kann. Aber das ist eigentlich schon wieder eine ganz andere Geschichte&#8230;<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/vg04.met.vgwort.de\/na\/31fdf901f7834ebd9611aed8ed65e4ae\" width=\"1\" height=\"1\" alt=\"\"><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Das ist die Transkription einer Folge meines Sternengeschichten-Podcasts. Die Folge gibt es auch als MP3-Download und YouTube-Video. Und den ganzen Podcast findet ihr auch bei Spotify. Mehr Informationen: [Podcast-Feed][iTunes][Bitlove][Facebook] [Twitter] Wer den Podcast finanziell unterst\u00fctzen m\u00f6chte, kann das hier tun: Mit PayPal, Patreon oder Steady. \u00dcber Bewertungen und Kommentare freue ich mich auf allen Kan\u00e4len. 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