Згідно з туманною гіпотезою, Сонце та планети утворилися 4,6 мільярда років тому з гігантської хмари пилу та газу. Це почалося з утворення Сонця в центрі, а решта матеріалу, що утворює протопланетний диск, з якого утворилися планети. Тоді як планети у зовнішній Сонячній системі в значній мірі складаються з газів (тобто газових гігантів), ті, які ближче до Сонця, утворюються з силікатних мінералів і металів (тобто земних планет).
Незважаючи на досить гарне уявлення про те, як це все виникло, питання про те, як саме планети Сонячної системи формувалися та еволюціонували протягом мільярдів років, все ще підлягає дискусії. У новому дослідженні два дослідники з Гейдельберзького університету розглянули роль, яку відіграє вуглець як у формуванні Землі, так і у виникненні та еволюції життя.
Нещодавно у журналі з'явилося їхнє дослідження "Просторовий розподіл вуглецевого пилу в ранніх сонячних туманностях та вміст вуглецю в планемасимах". Астрономія та астрофізика. Дослідження проводили Ганс-Пітер Гейл з Інституту теоретичної астрофізики Університету Гейдельберга та Маріо Трилофф - з Гейдельберзького інституту наук про Землю та Лабораторії космохімії Клаус-Цічіра.
Заради свого дослідження пара розглядала, яку роль у планетарному формуванні відіграє елемент вуглецю - який є важливим для життя тут на Землі. По суті, вчені вважають, що під час перших днів Сонячної системи - коли ще була гігантська хмара пилу та газу - матеріали, багаті вуглецем, поширювались на внутрішню Сонячну систему із зовнішньої Сонячної системи.
Поза межами «лінії морозів» - там, де утворюються летючі речовини, як вода, аміак та метан, і здатні конденсуватися в лід - тіла, що містять замерзлі вуглецеві сполуки. Так само, як розподілялася вода по всій Сонячній системі, що ці тіла нібито виганяли зі своєї орбіти і відправляли назустріч Сонцю, поширюючи летючі матеріали на планетимасили, які згодом переростуть у земні планети.
Однак, коли порівнювати види метеорів, які поширювали споконвічний матеріал на Землю - ака. хондритові метеорити - можна помітити певну невідповідність. В основному, вуглець порівняно рідко зустрічається на Землі порівняно з цими древніми породами, причина яких залишається загадкою. Як пояснив у прес-релізі Гейдельберзького університету проф. Трільофф, який був співавтором дослідження:
«На Землі вуглець є відносно рідкісним елементом. Він збагачений близько до поверхні Землі, але як частка всього речовини на Землі становить лише половину 1/1000. Однак у примітивних кометах частка вуглецю може становити десять відсотків і більше ».
"Значна частина вуглецю в астероїдах і кометах знаходиться в довголанцюгових і розгалужених молекулах, які випаровуються лише при дуже високій температурі", - додав доктор Граїл, провідний автор дослідження. "Спираючись на стандартні моделі, що імітують реакції вуглецю в сонячній туманності, де виникли Сонце і планети, Земля та інші наземні планети повинні мати до 100 разів більше вуглецю".
Щоб вирішити це питання, два дослідження побудували модель, яка передбачала, що короткочасні спалахи нагрівання - де Сонце нагрівало протопланетний диск - відповідали за цю невідповідність. Вони також припускали, що вся матерія у внутрішній Сонячній системі була нагріта до температури від 1300 до 1800 ° C (2372 до 3272 ° F) до того, як в кінцевому підсумку утворилися маленькі планетизималі та земні планети.
Доктор Грааль і Трилоф вважають, що докази цього полягають у круглих зернах метеоритів, що утворюються з розплавлених крапель - відомих як хондрули. На відміну від хондритових метеоритів, до складу яких може входити до декількох відсотків вуглецю, хондри в значній мірі виснажують цей елемент. Це, вони стверджують, було результатом тих самих спалаху, що відбувся до того, як хондри змогли сформуватися з утворенням метеоритів. Як зазначив доктор Гейл:
"Тільки сплески температури, отримані з моделей формування хондрулів, можуть пояснити сьогодні низьку кількість вуглецю на внутрішніх планетах. Попередні моделі не враховували цей процес, але, мабуть, ми маємо подякувати за правильну кількість вуглецю, яка дозволила еволюції біосфери Землі, як ми це знаємо ».
Коротше кажучи, невідповідність між кількістю вуглецю, що міститься в хондритно-гірських породах, та вмістом, знайденим на Землі, можна пояснити інтенсивним нагріванням у споконвічній Сонячній системі. Оскільки Земля формувалася з хрондритного матеріалу, екстремальна спека спричиняла виснаження природного вуглецю. Окрім того, щоб пролити світло на те, що залишається таємницею в астрономії, це дослідження також пропонує нове розуміння того, як почалося життя в Сонячній системі.
В основному, дослідники припускають, що події нагрівання спалаху у внутрішній Сонячній системі, можливо, були необхідні для життя тут, на Землі. Якби в первісному матеріалі, який злився на нашу планету, було занадто багато вуглецю, результатом цього могла бути «передозування вуглецю». Це тому, що, коли вуглець окислюється, він утворює вуглекислий газ, основний парниковий газ, який може призвести до утеплюючого ефекту нагріву.
Це те, що вважають планетарні, сталося з Венерою, де наявність рясного CO2 - у поєднанні з його підвищеним впливом сонячного випромінювання - призвела до пекельного середовища, яке існує сьогодні. Але на Землі СО2 було виведено з атмосфери силікатно-карбонатним циклом, що дозволило Землі досягти збалансованого та життєздатного середовища.
"Чи в 100 разів більше вуглецю дозволить ефективно виводити парниковий газ, принаймні, сумнівно", - сказав доктор Трилофф. "Вуглець більше не може зберігатися в карбонатах, де сьогодні зберігається більша частина земного CO2. Ця велика кількість CO2 в атмосфері спричинить такий сильний і незворотний парниковий ефект, що океани випаруються і зникнуть ».
Загальновідомий факт, що життя тут, на Землі, засноване на вуглеці. Однак, знаючи, що умови під час ранньої Сонячної системи запобігали передозуванню вуглецю, який міг би перетворити Землю на другу Венеру, безумовно, цікаво. Хоча вуглець може бути важливим для життя, як ми його знаємо, занадто багато може означати смерть. Це дослідження також може стати в нагоді, коли мова йде про пошук життя в позасонячних системах.
Досліджуючи далекі зірки, астрономи могли запитати: "Чи були споконвічні умови досить гарячі у внутрішній системі, щоб запобігти передозуванню вуглецю?" Відповідь на це питання могла б бути різницею між знаходженням Землі 2.0 або іншого світу, подібного до Венери!
