A Nebularis hipotézis szerint a Nap és a bolygók 4,6 milliárd évvel ezelőtt keletkeztek egy óriási por- és gázfelhőből. Ez azzal kezdődött, hogy a Nap a közepén képződött, és a fennmaradó anyag protoplanetáris korongot képez, amelyből a bolygók képeződtek. Míg a külső Naprendszer bolygói nagyrészt gázokból (azaz a Gáz óriásokból) álltak, addig a Naphoz közelebb álló szilikát ásványokból és fémekből (azaz a földi bolygók) képződtek.
Annak ellenére, hogy nagyon jó ötlete volt, hogy ennek hogyan valósult meg, a Naprendszer bolygóinak pontosan hogyan alakultak és fejlődtek milliárd év alatt, továbbra is vita tárgya. Egy új tanulmányban a Heidelbergi Egyetem két kutatója fontolóra vette a szén szerepét a Föld kialakulásában, valamint az élet megjelenésében és fejlődésében.
Nemrég megjelent a folyóiratban a „A szénpor térbeli eloszlása a korai napsugárban és a Planetesimals széntartalma” című tanulmányuk Csillagászat és asztrofizika. A tanulmányt Hans-Peter Gail, a Heidelbergi Egyetem Elméleti Asztrofizikai Intézetének, és Mario Trieloff - a Heidelbergi Földtudományi Intézetből és a Klaus-Tschira-kozmokémia laboratóriumából készítette.
Vizsgálataik érdekében a pár megvizsgálta, hogy a szén elem, amely nélkülözhetetlen az életnek a Földön, milyen szerepet játszott a bolygóképződésben. A tudósok alapvetően azon a véleményen vannak, hogy a Naprendszer legkorábbi napjaiban - amikor még óriási por- és gázfelhő volt - szénben gazdag anyagokat osztottak el a belső Naprendszerbe a külső Naprendszerből.
A „Frost Line” -on túl - ahol az illékony anyagok, mint például víz, ammónia és metán, képesek jégtestekké kondenzálódni - képződött fagyasztott szénvegyületeket képeznek. Akárcsak a víz eloszlása a Naprendszerben, amikor ezeket a testeket állítólag kihozták pályáikból, és a Nap felé küldték, és az illékony anyagokat eloszlatják a síkban lévő imálokhoz, amelyek végül a földi bolygókká válnak.
Ha viszont összehasonlítjuk azokat a meteorokat, amelyek az ősanyagot a Földre terjesztették, más néven. chondrite meteoritok - észlel egy bizonyos eltérést. Alapvetően a szén viszonylag ritka a Földön ezekhez az ősi sziklákhoz képest, amelyek oka rejtély maradt. Ahogyan Trieloff, a tanulmány társszerzője, a Heidelbergi Egyetem sajtóközleményében magyarázta:
„A Földön a szén egy viszonylag ritka elem. Gazdagodik a Föld felszíne közelében, de a Földön lévő összes anyag hányada csak az 1/1000-es felének. A primitív üstökösökben azonban a szén aránya lehet legalább tíz százalék. ”
"Az aszteroidákban és az üstökösökben a szén jelentős része hosszú és elágazó láncú molekulákban van, amelyek csak nagyon magas hőmérsékleten párolognak el" - tette hozzá Dr. Grail, a tanulmány vezető szerzője. "A szokásos modellek alapján, amelyek szimulálják a szén-reakciókat a nap ködében, ahonnan a nap és a bolygók származtak, a Földnek és a többi földi bolygónak akár százszor több széntartalmúnak kell lennie."
Ennek megoldására a két kutatás olyan modellt készített, amely feltételezte, hogy a rövid idejű villanófűtési események - ahol a Nap melegítette a protoplanetáris lemezt - felelősek az eltérésért. Azt is feltételezték, hogy a belső Naprendszerben az összes anyag 1300 és 1800 ° C (2372-33272 ° F) közötti hőmérsékletre melegszik, mielőtt végül kialakulnak a kis síkok és a földi bolygók.
Dr. Grail és Trieloff úgy véli, hogy ennek bizonyítéka a megolvadt cseppecskektől származó meteoritok kerek szemcséiben rejlik - nevezzük chondrules-nak. A chondrite meteoritoktól eltérően, amelyek akár néhány százalék széntartalmúak is lehetnek, a chondrules nagymértékben kimerítik ezt az elemet. Azt állítják, hogy ugyanazon villanófűtési események eredményei voltak, amelyekre azelőtt került sor, hogy a chondrules meteoritokat képeztek. Ahogy Dr. Gail jelezte:
„Csak a chondrule képződési modellekből származó hőmérsékleti spike-k magyarázhatják a mai alacsony szénmennyiséget a belső bolygókon. A korábbi modellek nem vették figyelembe ezt a folyamatot, de nyilvánvalóan megköszönjük a helyes mennyiségű szénmennyiséget, amely lehetővé tette a Föld bioszféra fejlődését, amint azt ismertük. "
Röviden: a chondritic-rock anyagban és a Földön található szénmennyiség közötti eltérés az elsődleges Naprendszer intenzív melegítésével magyarázható. Mivel a Föld kronkritikus anyagból képződött, a szélsőséges hő okozta annak kimerülését a természetes szénéből. Amellett, hogy rávilágít arra, ami a csillagászatban továbbra is rejtély, ez a tanulmány új betekintést is kínál a Naprendszer életének megkezdéséhez.
Alapvetően a kutatók azt gondolják, hogy a belső Naprendszerben fellépő villanófűtés eseményeire a földi életben szükség lehet. Ha túl sok szén lenne az ősanyagban, amely összeillene a bolygónkba, az eredmény „szén túladagolás” lehet. Ennek oka az, hogy amikor a szén oxidálódik, széndioxidot képez, egy nagy üvegházhatású gázt, amely elszivárgó fűtési hatáshoz vezethet.
A bolygós tudósok szerint ez történt a Vénussal, ahol a bőséges CO2 jelenléte - a fokozott napsugárzásnak való kitettségével együtt - a mai pokoli környezethez vezetett. A Földön azonban a CO2-t a szilikát-karbonát-ciklus eltávolította a légkörből, amely lehetővé tette a Föld számára, hogy kiegyensúlyozott és életfenntartó környezetet hozzon létre.
"Legalább megkérdőjelezhető, hogy 100-szor több szén lehetővé teszi-e az üvegházhatású gázok hatékony eltávolítását" - mondta Dr. Trieloff. „A szén már nem tárolható karbonátokban, ahol a Föld szén-dioxid nagy részét ma tárolják. A légkörben lévő sok CO2 olyan súlyos és visszafordíthatatlan üvegházhatást okozna, hogy az óceánok elpárolognának és eltűnnének. ”
Közismert tény, hogy az élet a Földön szénalapú. Természetesen érdekes tudni, hogy a korai Naprendszer körülményei megakadályozták a szén túladagolását, amely a Földet második Vénuszká változtathatta volna. Noha a szén létfontosságú lehet az életben, amint tudjuk, túl sok jelentheti annak halálát. Ez a tanulmány szintén hasznos lehet, amikor az élet megkeresésére kerül sor az extra szoláris rendszerekben.
A távoli csillagok vizsgálatakor a csillagászok megkérdezhetik: „Az ősi körülmények elég melegek voltak-e a belső rendszerben a szén túladagolás megakadályozására?” A válasz erre a kérdésre lehet a különbség a Föld 2.0, vagy egy másik Vénuszszerű világ megtalálása között!
