Prema nebularnoj hipotezi, Sunce i planeti nastali su prije 4,6 milijardi godina iz divovskog oblaka prašine i plina. Ovo je započelo tako što se Sunce formira u središtu, a preostali materijal tvore protoplanetarni disk, iz kojeg su se formirali planeti. Dok su planeti u vanjskom Sunčevom sustavu najvećim dijelom sastavljeni od plinova (tj. Plinskih divova), oni bliži Suncu formirani su od silikatnih minerala i metala (tj. Zemaljskih planeta).
Iako ima prilično dobru ideju o tome kako je sve nastalo, pitanje kako će se planete Sunčevog sustava formirati i razvijati tokom milijardi godina i dalje je predmet rasprave. U novoj su studiji dva istraživača sa Sveučilišta u Heidelbergu razmotrila ulogu koju ugljik ima u stvaranju Zemlje i nastanku i evoluciji života.
Njihova studija "Prostorna raspodjela ugljične prašine u ranoj solarnoj maglici i sadržaj ugljika u planetesimalima" nedavno se pojavila u časopisu Astronomija i astrofizika, Studiju su proveli Hans-Peter Gail s Instituta za teorijsku astrofiziku Sveučilišta u Heidelbergu i Mario Trieloff iz Heidelbergovog instituta za znanosti o Zemlji i Klaus-Tschira-laboratorij za kozmohemiju.
Za potrebe svoje studije, par je razmotrio kakvu ulogu je element ugljik - koji je bitan za život ovdje na Zemlji - odigrao u planetarnom oblikovanju. Znanstvenici uglavnom smatraju da su se tijekom najranijih dana Sunčevog sustava - kad je još bio ogroman oblak prašine i plina - materijali bogati ugljikom distribuirali u unutarnji Sunčev sustav iz vanjskog Sunčevog sustava.
Izvan linije linija smrzavanja - gdje se formiraju hlapljive tvari poput vode, amonijaka i metana i mogu se kondenzirati u leda - tijela koja sadrže smrznute ugljične spojeve. Kao što se voda distribuirala kroz Sunčev sustav, da su ta tijela navodno bila izbačena iz svojih orbita i poslana prema Suncu, distribuirajući hlapljive materijale u planete životinje koje bi vremenom mogle prerasti u zemaljske planete.
Međutim, kada se uspoređuju vrste meteora koji su distribuirali primordijalni materijal na Zemlju - aka. kondritski meteoriti - primjećuje se određena odstupanje. U osnovi, ugljik je na Zemlji relativno rijedak u usporedbi s tim drevnim stijenama, čiji je razlog ostao misterija. Kao što je prof. Trieloff, koji je bio koautor studije, objasnio u priopćenju za sveučilište u Heidelbergu:
"Na Zemlji je ugljik relativno rijedak element. Obogaćen je blizu Zemljine površine, ali kao dio ukupne materije na Zemlji, on je samo polovica 1/1000. Međutim, u primitivnim kometama udio ugljika može biti deset ili više posto. "
"Znatan dio ugljika u asteroidima i kometama nalazi se u dugolančanim i razgranatim molekulama koje isparavaju samo pri vrlo visokim temperaturama", dodao je dr. Grail, vodeći autor studije. "Na temelju standardnih modela koji simuliraju reakcije ugljika u solarnoj magli odakle potječu sunce i planeti, Zemlja i drugi zemaljski planeti trebali bi imati do 100 puta više ugljika."
Da bi se riješili ovog problema, dva su istraživanja konstruirala model koji je pretpostavljao da su kratkotrajni bljeskovi grijanja - u kojima je Sunce grijalo protoplanetarni disk - odgovorni za ovu nepodudarnost. Također su pretpostavili da se sva materija u unutarnjem Sunčevom sustavu zagrijavala na temperaturama između 1300 i 1800 ° C (2372 do 3272 ° F) prije nego što su se na kraju formirali mali planetezimi i zemaljski planeti.
Doktor Grail i Trieloff vjeruju da se dokaz za to krije u okruglim zrnima u meteoritima koji nastaju iz rastaljenih kapljica - poznatih kao kondrule. Za razliku od mendorita hondrita koji se mogu sastojati od do nekoliko posto ugljika, hondruli su u velikoj mjeri iscrpljeni od ovog elementa. To su, tvrdi oni, bili rezultat istih događaja zagrijavanja bljeskalicama koji su se odvijali prije nego što su se chondrule mogli stvarati u meteorite. Kao što je dr. Gail naznačio:
„Samo klice temperature koje proizlaze iz modela formiranja kondrula mogu objasniti današnju nisku količinu ugljika na unutarnjim planetima. Raniji modeli nisu uzeli u obzir ovaj postupak, ali očito se moramo zahvaliti na ispravnoj količini ugljika koja je omogućila evoluciju Zemljine biosfere onako kako je znamo. "
Ukratko, odstupanje između količine ugljika koja se nalazi u kondritski stijenom materijala i one koja se nalazi na Zemlji može se objasniti intenzivnim zagrijavanjem u prvobitnom Sunčevom sustavu. Kako se Zemlja formirala od hrondritičkog materijala, ekstremne vrućine uzrokovale su da se ona iscrpila od prirodnog ugljika. Uz osvjetljavanje onoga što je u astronomiji neprekidno misterija, ovo istraživanje nudi i novi uvid u to kako je započeo život u Sunčevom sustavu.
U osnovi, istraživači nagađaju da su događaji grijanja bljeskalicom u unutarnjem Sunčevom sustavu možda potrebni za život ovdje na Zemlji. Da je u prvobitnom materijalu koji je koalirao na naš planet bilo previše ugljika, rezultat bi mogao biti "predoziranje ugljikom". To je zato što kada se ugljik oksidira, stvara ugljični dioksid, glavni staklenički plin koji može dovesti do izbjeglog grijanja.
To je ono što planetarni znanstvenici vjeruju da se dogodilo s Venerom, gdje je prisutnost obilnog CO2 - u kombinaciji s povećanom izloženošću sunčevom zračenju - dovela do paklenog okruženja koje je danas tamo. Ali na Zemlji se CO2 iz atmosfere uklanjao silikatno-karbonatnim ciklusom, što je omogućilo Zemlji da postigne uravnoteženo i održivo okruženje.
"Hoće li 100 puta više ugljika omogućiti učinkovito uklanjanje stakleničkih plinova u najmanju je ruku upitno", rekao je dr. Trieloff. "Ugljik se više nije mogao skladištiti u karbonatima, gdje je danas pohranjen veći dio Zemljinog CO2. Toliko CO2 u atmosferi izazvalo bi tako ozbiljan i nepovratan efekt staklenika da bi oceani isparavali i nestajali. "
Poznata je činjenica da je život ovdje na Zemlji baziran na ugljiku. Međutim, spoznaja da su uvjeti tijekom ranog Sunčevog sustava sprječavali predoziranje ugljika što bi Zemlju moglo pretvoriti u drugu Veneru svakako je zanimljivo. Iako je ugljik možda bitan za život kakav znamo, previše toga može značiti smrt. Ova bi studija mogla biti korisna i kada je u pitanju potraga za životom u ekstra-solarnim sustavima.
Ispitujući udaljene zvijezde, astronomi su mogli pitati "jesu li iskonski uvjeti bili dovoljno vrući u unutarnjem sustavu da spriječe predoziranje ugljikom?" Odgovor na to pitanje mogao bi biti razlika između pronalaska Zemlje 2.0 ili nekog drugog svijeta sličnog Veneri!
