Според Небуларната хипотеза Слънцето и планетите са се образували преди 4,6 милиарда години от гигантски облак прах и газ. Това започна с образуването на Слънцето в центъра, а останалият материал образува протопланетен диск, от който са се образували планетите. Докато планетите във външната Слънчева система до голяма степен се състоят от газове (т.е. газовите гиганти), тези, които са по-близо до Слънцето, се образуват от силикатни минерали и метали (т.е. земните планети).
Въпреки че има доста добра представа как става всичко това, въпросът за това как точно се формират и еволюират планетите на Слънчевата система в течение на милиарди години, все още е обект на дискусия. В ново проучване двама изследователи от университета в Хайделберг обмислят ролята, която въглеродът играе както за образуването на Земята, така и за възникването и еволюцията на живота.
Тяхното изследване „Пространствено разпределение на въглеродния прах в ранната слънчева мъглявина и съдържанието на въглерод в планетосималите“ наскоро се появи в списанието Астрономия и астрофизика, Изследването е проведено от Ханс-Питър Гейл от Института за теоретична астрофизика в Университета в Хайделберг и Марио Трилоф - от Института за земни науки в Хайделберг и Лабораторията по космохимия на Клаус-Цхира.
В името на своето проучване двойката прецени каква роля елементът въглерод - който е от съществено значение за живота тук на Земята - играе в планетарното формиране. По същество учените са на мнение, че през най-ранните дни на Слънчевата система - когато тя все още беше гигантски облак прах и газ - материали, богати на въглерод, се разпространяват във вътрешната Слънчева система от външната Слънчева система.
Отвъд „Линията на замръзване“ - където летливите вещества като вода, амоняк и метан и са в състояние да се кондензират в ледове - тела, съдържащи замразени въглеродни съединения. Подобно на това как водата се разпространява в Слънчевата система, че тези тела уж са били изхвърлени от орбитите си и изпратени към Слънцето, разпространявайки летливи материали към планетималите, които в крайна сметка ще се превърнат в земни планети.
Въпреки това, когато човек сравнява видовете метеори, които разпространяват първичен материал на Земята - ака. хондритни метеорити - човек забелязва известно несъответствие. По принцип въглеродът е сравнително рядък на Земята в сравнение с тези древни скали, причината за които остава загадка. Както обясни проф. Трилоф, който беше съавтор на изследването, в прессъобщение на университета в Хайделберг:
„На Земята въглеродът е сравнително рядък елемент. Той е обогатен близо до земната повърхност, но като част от общата материя на Земята е само половината от 1/1000-та. В примитивните комети обаче делът на въглерода може да бъде десет или повече процента. “
„Значителна част от въглерода в астероидите и кометите е в дълговерижни и разклонени молекули, които се изпаряват само при много високи температури“, добави д-р Граил, водещ автор на изследването. „Въз основа на стандартните модели, които симулират въглеродни реакции в слънчевата мъглявина, откъдето са възникнали слънцето и планетите, Земята и другите земни планети трябва да имат до 100 пъти повече въглерод.“
За да се справят с това, двете проучвания конструират модел, който предполага, че краткотрайните събития на светкавично нагряване - където Слънцето загрява протопланетарния диск - са отговорни за това несъответствие. Те също така предположиха, че цялата материя във вътрешната Слънчева система се нагрява до температури между 1300 и 1800 ° C (2372 до 3272 ° F), преди в крайна сметка да се образуват малки планетимаси и земни планети.
Д-р Граал и Трилоф смятат, че доказателството за това се крие в кръгли зърна в метеорити, които се образуват от разтопени капки - известни като хондрули. За разлика от хондритовите метеорити, които могат да бъдат съставени от до няколко процента въглерод, хондрулите са до голяма степен изчерпани от този елемент. Това, те твърдят, е резултат от същите събития за нагряване, които са се състояли преди хондрулите да могат да се образуват и да образуват метеорити. Както д-р Гейл посочи:
„Само шиповете на температурата, получени от моделите за образуване на хондрул, могат да обяснят днешното ниско количество въглерод на вътрешните планети. Предишните модели не взеха предвид този процес, но явно трябва да благодарим за правилното количество въглерод, което позволи еволюцията на биосферата на Земята, както я познаваме. "
Накратко, несъответствието между количеството въглерод, намиращ се в хондрит-скалните материали, и това, което се намира на Земята, може да се обясни с интензивно нагряване в първичната Слънчева система. Тъй като Земята се е образувала от хрондритен материал, екстремната топлина е довела до изчерпване на естествения й въглерод. В допълнение към хвърлянето на светлина върху това, което е продължаваща мистерия в астрономията, това проучване предлага и нов поглед върху начина, по който е започнал животът в Слънчевата система.
По принцип изследователите предполагат, че събитията от нагряването на светкавицата във вътрешната Слънчева система може да са били необходими за живота тук на Земята. Ако имаше твърде много въглерод в изконния материал, който се слепи на нашата планета, резултатът можеше да бъде „предозиране с въглерод“. Това е така, защото когато въглеродът се окислява, той образува въглероден диоксид, основен парников газ, който може да доведе до бягство нагряващ ефект.
Това е, което планетарните учени смятат, че се е случило с Венера, където наличието на изобилен CO2 - в съчетание с увеличеното му излагане на слънчева радиация - доведе до адската среда, която съществува днес. Но на Земята, CO2 се отстранява от атмосферата чрез силикат-карбонатния цикъл, което позволява на Земята да постигне балансирана и поддържаща живота среда.
„Дали 100 пъти повече въглерод ще позволи ефективно отстраняване на парниковите газове е най-малкото под въпрос“, казва д-р Трилоф. „Въглеродът вече не може да се съхранява в карбонати, където днес се съхранява по-голямата част от земния CO2. Това много CO2 в атмосферата би причинило толкова тежък и необратим парников ефект, че океаните ще се изпарят и изчезнат. "
Всеизвестен факт е, че животът тук на Земята се основава на въглерод. Обаче, знаейки, че условията по време на ранната Слънчева система предотвратяват предозиране на въглерод, който би могъл да превърне Земята във втора Венера, със сигурност е интересно. Въпреки че въглеродът може да е от съществено значение за живота, както го познаваме, твърде много може да означава смъртта му. Това проучване може да бъде полезно, когато става дума за търсенето на живот в извън слънчевите системи.
При изследване на далечни звезди астрономите биха могли да попитат „дали първоначалните условия са били достатъчно горещи във вътрешната система, за да се предотврати предозиране с въглерод?“ Отговорът на този въпрос може да бъде разликата между намирането на Земя 2.0 или друг свят, подобен на Венера!
