Conform Ipotezei Nebulare, Soarele și planetele s-au format acum 4,6 miliarde de ani dintr-un nor uriaș de praf și gaze. Aceasta a început cu Soarele formând în centru, iar materialul rămas formând un disc protoplanetar, din care s-au format planetele. În timp ce planetele din Sistemul Solar exterior erau în mare parte alcătuite din gaze (adică Giganții Gazului), cei mai apropiați de Soare, formați din minerale și metale silicate (adică planetele terestre).
În ciuda faptului că avem o idee destul de bună despre cum a apărut toate acestea, întrebarea cu privire la modul în care planetele Sistemului Solar s-au format și au evoluat pe parcursul a miliarde de ani este încă subiect de dezbatere. Într-un nou studiu, doi cercetători de la Universitatea din Heidelberg au considerat rolul jucat de carbon atât în formarea Pământului, cât și în apariția și evoluția vieții.
Studiul lor, „Distribuția spațială a prafului de carbon în nebuloasa solară timpurie și conținutul de carbon al planeteimalelor”, a apărut recent în jurnal Astronomie și Astrofizică. Studiul a fost realizat de Hans-Peter Gail, de la Institutul de Astrofizică Teoretică de la Universitatea din Heidelberg, și Mario Trieloff - de la Institutul de Științe ale Pământului Heidelberg și de la Klaus-Tschira-Laboratorul de cosmetică.
De dragul studiului lor, perechea a luat în considerare rolul elementului carbon - care este esențial pentru viața de aici pe Pământ - a jucat în formarea planetară. În esență, oamenii de știință sunt de părere că în primele zile ale Sistemului Solar - când era încă un nor uriaș de praf și gaz - materiale bogate în carbon au fost distribuite Sistemului Solar interior din Sistemul Solar exterior.
În afara „liniei de îngheț” - unde se formează volatile precum apa, amoniacul și metanul și se pot condensa în gheață - s-au format corpuri care conțin compuși de carbon congelați. Asemenea modului în care apa a fost distribuită în întregul sistem solar, că aceste corpuri ar fi fost scoase din orbitele lor și trimise către Soare, distribuind materiale volatile planeteimalelor care, în cele din urmă, vor crește pentru a deveni planetele terestre.
Cu toate acestea, atunci când se compară tipurile de meteori care au distribuit materialul primordial pe Pământ - aka. meteoriti condriți - se observă o anumită discrepanță. Practic, carbonul este relativ rar pe Pământ în comparație cu aceste roci antice, motivul pentru care a rămas un mister. După cum a explicat prof. Trieloff, care a fost coautorul studiului, într-un comunicat de presă al Universității din Heidelberg:
„Pe Pământ, carbonul este un element relativ rar. Este îmbogățită aproape de suprafața Pământului, dar ca o fracțiune din materia totală de pe Pământ este doar o jumătate din 1/1. Cu toate acestea, în cometele primitive, proporția de carbon poate fi de zece la sută sau mai mult. "
„O parte substanțială a carbonului din asteroizi și comete se află în molecule cu lanț lung și ramificate, care se evaporă doar la temperaturi foarte mari”, a adăugat dr. Grail, autorul principal al studiului. „Pe baza modelelor standard care simulează reacțiile de carbon din nebuloasa solară de unde au apărut soarele și planetele, Pământul și celelalte planete terestre ar trebui să aibă până la 100 de ori mai mult carbon.”
Pentru a rezolva acest lucru, cele două cercetări au construit un model care presupunea că evenimentele de încălzire flash de durată scurtă - în care Soarele a încălzit discul protoplanetar - au fost responsabile de această discrepanță. Ei au presupus, de asemenea, că toată materia din Sistemul Solar interior a fost încălzită la temperaturi cuprinse între 1.300 și 1.800 ° C (2372 - 3272 ° F) înainte ca în cele din urmă să se formeze mici planetesimale și planete terestre.
Dr. Grail și Trieloff cred că dovezile pentru acest lucru constau în boabele rotunde din meteorite care se formează din picăturile topite - cunoscute sub denumirea de condole. Spre deosebire de meteoritele cu condriți, care pot fi compuse din până la câteva procente de carbon, condrilele sunt în mare măsură epuizate de acest element. Acestea, susțin ei, au fost rezultatul acelorași evenimente de încălzire cu flacără care au avut loc înainte ca condensele să se reducă la formarea de meteoriți. După cum a indicat Dr. Gail:
„Doar vârfurile de temperatură derivate din modelele de formare a condolei pot explica cantitatea redusă de carbon de pe planetele interioare. Modelele anterioare nu au ținut cont de acest proces, dar, se pare, trebuie să le mulțumim pentru cantitatea corectă de carbon care a permis evoluția biosferei Pământului așa cum o cunoaștem. ”
Pe scurt, discrepanța dintre cantitatea de carbon care se găsește în materialul de rocă condritică și cea găsită pe Pământ poate fi explicată prin încălzirea intensă a sistemului solar primordial. Pe măsură ce Pământul se forma din materialul chondritic, căldura extremă a determinat să se epuizeze carbonul său natural. Pe lângă faptul că arunca lumină asupra a ceea ce a fost un mister continuu în astronomie, acest studiu oferă, de asemenea, o perspectivă nouă asupra modului în care a început viața în Sistemul Solar.
Practic, cercetătorii speculează că evenimentele de încălzire prin flash în Sistemul Solar interior ar fi fost necesare vieții aici pe Pământ. Dacă ar fi existat prea mult carbon în materialul primordial care s-a reunit pe planeta noastră, rezultatul ar fi putut fi o „supradoză de carbon”. Acest lucru se datorează faptului că atunci când carbonul se oxidează, acesta formează dioxid de carbon, un gaz de seră major care poate duce la un efect de încălzire fugit.
Aceasta este ceea ce oamenii de știință planetari cred că s-a întâmplat cu Venus, unde prezența de CO2 abundent - combinat cu expunerea crescută la radiațiile solare - a dus la mediul infernal care se află astăzi. Însă pe Pământ, CO2 a fost eliminat din atmosferă prin ciclul silicat-carbonat, ceea ce a permis Pământului să atingă un mediu echilibrat și care să mențină viața.
„Dacă de 100 de ori mai mult carbon ar permite eliminarea eficientă a gazelor cu efect de seră este cel puțin discutabil”, a spus dr. Trieloff. „Carbonul nu mai putea fi păstrat în carbonați, unde cea mai mare parte din CO2 a Pământului este stocată astăzi. Această cantitate mare de CO2 din atmosferă ar provoca un efect de seră atât de sever și ireversibil încât oceanele s-ar evapora și ar dispărea. "
Este un fapt binecunoscut că viața aici pe Pământ este bazată pe carbon. Cu toate acestea, a ști că condițiile din timpul Sistemului Solar timpuriu au împiedicat o supradoză de carbon care ar fi putut transforma Pământul într-o a doua Venere este cu siguranță interesant. Deși carbonul poate fi esențial pentru viață așa cum îl știm, prea mult poate însemna moartea acestuia. Acest studiu ar putea fi de asemenea util atunci când vine vorba de căutarea vieții în sisteme extra-solare.
Atunci când examinează stele îndepărtate, astronomii au putut întreba: „erau condiții primordiale suficient de calde în sistemul interior pentru a preveni supradozajul de carbon?” Răspunsul la această întrebare ar putea fi diferența dintre găsirea unui Pământ 2.0 sau a unei alte lumi asemănătoare cu Venus!
