Nebular-hypoteesin mukaan aurinko ja planeetat muodostuivat 4,6 miljardia vuotta sitten jättiläisestä pöly- ja kaasupilvestä. Tämä alkoi siitä, kun aurinko muodostui keskelle, ja jäljelle jäävä materiaali muodosti protoplanetaarisen levyn, josta planeetat muodostuivat. Kun ulkoisen aurinkokunnan planeetat koostuivat suurelta osin kaasuista (ts. Kaasujätteistä), aurinkoa lähempänä olevat muodostuivat silikaattimineraaleista ja metalleista (ts. Maanpäälliset planeetat).
Huolimatta siitä, että meillä on aika hyvä idea siitä, miten tämä kaikki tapahtui, kysymystä siitä, kuinka aurinkokunnan planeetat muodostuivat ja kehittyivät miljardien vuosien kuluessa, käydään edelleen keskustelua. Uudessa tutkimuksessa kaksi Heidelbergin yliopiston tutkijaa tarkasteli hiilen merkitystä sekä maapallon muodostumisessa että elämän syntymässä ja kehittymisessä.
Heidän tutkimuksensa "Hiilipölyn alueellinen jakautuminen varhaisessa aurinkokehässä ja planeetta-imäisten hiilipitoisuus" ilmestyi äskettäin lehdessä Tähtitiede ja astrofysiikka. Tutkimuksen suorittivat Hans-Peter Gail Heidelbergin yliopiston teoreettisen astrofysiikan instituutista ja Mario Trieloff - Heidelbergin maatieteellisestä instituutista ja Klaus-Tschira-laboratoriosta.
Pariskunta pohti tutkimuksensa vuoksi mitä roolia hiilen alkuaineella - joka on välttämätöntä elämälle täällä maan päällä - oli planeettojen muodostumisessa. Pohjimmiltaan tutkijat ovat sitä mieltä, että aurinkokunnan varhaisina päivinä - kun se oli vielä jättiläinen pöly- ja kaasupilvi - jaettiin hiilirikkaita materiaaleja sisäiseen aurinkojärjestelmään ulkoisesta aurinkokunnasta.
Ulkopuolella "Frost Line" - jossa haihtuvat kuten vesi, ammoniakki ja metaani ja voivat tiivistyä jääkappaleiksi, jotka sisältävät jäädytettyjä hiiliyhdisteitä. Aivan kuten veden jakautuminen aurinkokuntaan, että näiden kappaleiden väitettiin potkineen kiertoradaltaan ja lähettämään aurinkoa kohti, jakaen haihtuvia materiaaleja tasonsimaleille, jotka kasvavat lopulta maanpäällisiksi planeeteiksi.
Kun kuitenkin verrataan erilaisia meteoreja, jotka jakoivat alkeismateriaalia Maan päälle - eli. chondrite-meteoriitit - havaitaan tietty ero. Pohjimmiltaan hiili on suhteellisen harvinaista maan päällä verrattuna muinaisiin kiviin, joiden syy on pysynyt salaisuutena. Kuten tutkimuksen mukana kirjoittanut professori Trieloff selitti Heidelbergin yliopiston lehdistötiedotteessa:
”Maapallolla hiili on suhteellisen harvinainen alkuaine. Se on rikastettu lähellä maan pintaa, mutta murto-osana maan kokonaisaineista se on vain puolet 1/1000: sta. Primitiivisissä komeeteissa hiilen osuus voi kuitenkin olla vähintään kymmenen prosenttia. ”
"Merkittävä osa asteroidien ja komeettojen hiilestä on pitkäketjuisissa ja haarautuneissa molekyyleissä, jotka haihtuvat vain erittäin korkeissa lämpötiloissa", lisäsi tutkimuksen johtava kirjoittaja Dr. Grail. "Perustuen vakiomalleihin, jotka simuloivat hiilireaktioita aurinko-sumussa, josta aurinko ja planeetat ovat lähtöisin, maapallolla ja muilla maanpäällisillä planeetoilla tulisi olla jopa 100 kertaa enemmän hiiltä."
Tämän ratkaisemiseksi kaksi tutkimusta rakensivat mallin, jossa oletettiin, että lyhytaikaiset salamanlämmitystapahtumat - missä aurinko lämmitti protoplaneettaalista levyä - olivat vastuussa tästä eroavuudesta. He olettivat myös, että kaikki sisäisessä aurinkokunnassa oleva aine kuumennettiin lämpötiloihin välillä 1 300 - 1 800 ° C (2372 - 3272 ° F), ennen kuin lopulta muodostui pieniä planeetasoja ja maanpäällisiä planeettoja.
Dr. Grail ja Trieloff uskovat, että todisteet tästä löytyvät meteoriittien pyöreistä jyvistä, jotka muodostuvat sulasta pisaroista - tunnetaan nimellä chondrules. Toisin kuin chondrite-meteoriitit, jotka voivat koostua jopa muutamasta prosentista hiiltä, chondrules ovat suuresti ehtyneet tästä elementistä. He väittävät, että tämä oli seurausta samoista salamanlämmitystapahtumista, jotka tapahtuivat ennen kuin chondrules pystyivät akrytoitumaan muodostamaan meteoriitteja. Kuten tohtori Gail ilmoitti:
"Vain chondrule-muodostumismalleista johdetut lämpötilan piikit selittävät nykyään alhaisen hiilimäärän sisäplaneetoilla. Aiemmissa malleissa ei otettu tätä prosessia huomioon, mutta meillä on ilmeisesti se, että meitä kiitetään oikeasta hiilimäärästä, joka mahdollisti maan biosfäärin kehityksen sellaisena kuin me sen tunnemme. "
Lyhyesti sanottuna, ero chondritic-rock-materiaalista löytyneen hiilen määrän ja Maapallossa olevan hiilen määrän välillä voidaan selittää voimakkaalla kuumentamisella ensisijaisessa aurinkokunnassa. Kun maa muodostui krondriittisestä materiaalista, äärimmäinen lämpö aiheutti sen ehtymisen luonnollisesta hiilestä. Sen lisäksi, että se valaisee astronomian jatkuvaa mysteeriä, tämä tutkimus tarjoaa myös uuden käsityksen siitä, kuinka elämä aurinkokunnassa alkoi.
Periaatteessa tutkijat spekuloivat, että sisäisen aurinkokunnan salamanlämmitystapahtumat saattavat olla välttämättömiä elämälle täällä maapallolla. Jos planeettamme yhdistyneessä alkumateriaalissa olisi ollut liian paljon hiiltä, seurauksena olisi voinut olla ”hiilen yliannostus”. Tämä johtuu siitä, että kun hiili hapettuu, se muodostaa hiilidioksidin, suuren kasvihuonekaasun, joka voi johtaa karkaavaan lämmitykseen.
Tätä planeettatutkijoiden mielestä tapahtui Venuksen kanssa, jossa runsas CO2: n läsnäolo yhdistettynä lisääntyneeseen altistumiseen aurinkosäteilylle johti nykyiseen helvetin ympäristöön. Mutta maan päällä hiilidioksidi poistettiin ilmakehästä silikaatti-karbonaattisyklin avulla, joka maapallon avulla mahdollisti tasapainoisen ja elävää ylläpitävän ympäristön.
"Sitä, salliiko 100 kertaa enemmän hiiltä kasvihuonekaasujen tehokkaan poistamisen, on ainakin kyseenalaista", tohtori Trieloff sanoi. "Hiiltä ei voitu enää varastoida karbonaateihin, joissa suurin osa maan hiilidioksidista varastoidaan nykyään. Tämä ilmakehän paljon hiilidioksidia aiheuttaisi niin vakavan ja peruuttamattoman kasvihuoneilmiön, että valtameret haihtuisivat ja häviäisivät. "
On tunnettu tosiasia, että elämä täällä maapallolla on hiilipohjaista. Tietysti on kuitenkin mielenkiintoista tietää, että olosuhteet varhaisen aurinkokunnan aikana estävät hiilen yliannostuksen, joka olisi voinut muuttaa Maan toiseksi Venukseksi. Vaikka hiili voi olla välttämätöntä elämässä sellaisena kuin me sen tiedämme, liiallinen voi tarkoittaa sen kuolemaa. Tämä tutkimus voi olla hyödyllinen myös elämän etsinnälle aurinkoenergian ulkopuolisissa järjestelmissä.
Tutkiessaan kaukaisia tähtiä, tähtitieteilijät saattoivat kysyä, "olivatko alkukykyiset olosuhteet sisäjärjestelmässä riittävän kuumia estämään hiilen yliannostus?" Vastaus kysymykseen voi olla ero Earth 2.0: n tai toisen Venuksen kaltaisen maailman löytämisen välillä!
