Podľa Nebulárnej hypotézy sa Slnko a planéty tvorili pred 4,6 miliardami rokov z obrovského oblaku prachu a plynu. Začalo to tým, že sa v strede formovalo Slnko a zvyšný materiál tvoril protoplanetárny disk, z ktorého sa formovali planéty. Zatiaľ čo planéty vo vonkajšej slnečnej sústave boli zväčša tvorené plynmi (t. J. Plynovými obrami), planéty bližšie k Slnku sa tvorili zo silikátových minerálov a kovov (t. J. Zemských planét).
Napriek tomu, že máme celkom dobrú predstavu o tom, ako sa to všetko stalo, je otázka, ako sa planéty slnečnej sústavy formovali a vyvíjali v priebehu miliárd rokov, stále predmetom diskusie. V novej štúdii dvaja vedci z Univerzity v Heidelbergu zvážili úlohu, ktorú zohráva uhlík pri formovaní Zeme a pri vzniku a vývoji života.
Ich štúdia „Priestorové rozloženie uhlíkového prachu v skorej slnečnej hmlovine a uhlíkový obsah planetesimálov“ sa nedávno objavila v časopise. Astronómia a astrofyzika, Štúdiu vykonali Hans-Peter Gail z Inštitútu pre teoretickú astrofyziku na Univerzite v Heidelbergu a Mario Trieloff z Inštitútu vied o Zemi v Heidelbergu a Laboratória pre kozmochémiu Klaus-Tschira.
Kvôli štúdiu pár uvažoval o tom, akú úlohu zohral elementárny uhlík - ktorý je nevyhnutný pre život tu na Zemi - v planétovej formácii. Vedci sa v podstate domnievajú, že počas prvých dní slnečnej sústavy - keď to bol stále obrovský oblak prachu a plynu - sa do vnútornej slnečnej sústavy z vonkajšej slnečnej sústavy distribuovali materiály bohaté na uhlík.
Mimo „mrazu“ - kde prchavé látky ako voda, amoniak a metán a sú schopné kondenzovať na ľad - sa vytvorili telá obsahujúce zmrznuté zlúčeniny uhlíka. Rovnako ako sa voda distribuovala v celej slnečnej sústave, aj tieto telá boli údajne vyhodené zo svojich obežných dráh a poslané smerom k Slnku, čím distribuovali prchavé materiály na planetezimály, ktoré by sa nakoniec stali pozemskými planétami.
Keď však porovnáme druhy meteorov, ktoré distribuovali prvotný materiál na Zem - aka. chondritové meteority - jeden si všimne určitú nezrovnalosť. V podstate je uhlík na Zemi pomerne vzácny v porovnaní s týmito starými horninami, dôvod, pre ktorý ostáva záhadou. Ako profesor Trieloff, ktorý bol spoluautorom štúdie, vysvetlil v tlačovej správe univerzity v Heidelbergu:
„Na Zemi je uhlík relatívne zriedkavý prvok. Je obohatený blízko zemského povrchu, ale ako zlomok celkovej hmoty na Zemi je to iba jedna polovica 1/1 000. V primitívnych kométach však môže byť podiel uhlíka desať alebo viac percent. “
"Podstatná časť uhlíka v asteroidoch a kométach je v dlhých reťazcoch a rozvetvených molekulách, ktoré sa odparujú iba pri veľmi vysokých teplotách," dodal Dr. Grail, hlavný autor štúdie. „Na základe štandardných modelov, ktoré simulujú reakcie uhlíka v slnečnej hmlovine, z ktorej pochádza slnko a planéty, by Zem a ďalšie pozemské planéty mali mať až stokrát viac uhlíka.“
Aby sa to vyriešilo, dva výskumy vytvorili model, ktorý predpokladal, že za tento nesúlad boli zodpovedné udalosti krátkodobého zahrievania bleskom - kde Slnko zahrieva protoplanetárny disk. Tiež predpokladali, že všetka hmota vo vnútornej slnečnej sústave bola zahriata na teploty medzi 1300 a 1 800 ° C (2372 až 3272 ° F), kým sa nakoniec nevytvorili malé planetesimály a pozemské planéty.
Dr Grail a Trieloff veria, že dôkazom toho sú okrúhle zrná v meteoritoch, ktoré sa tvoria z roztavených kvapôčok - známych ako chondruly. Na rozdiel od chondritových meteoritov, ktoré môžu byť zložené z niekoľkých percent uhlíka, sú chondruly do značnej miery zbavené tohto prvku. Tvrdia, že to bolo výsledkom rovnakých udalostí zahrievania bleskom, ktoré sa udiali predtým, ako sa chondruly mohli zhluknúť a vytvoriť meteority. Ako naznačil Dr. Gail:
„Dnešné nízke množstvo uhlíka na vnútorných planétach môže vysvetliť iba zvýšenie teploty odvodené od modelov formovania chondrule. Predchádzajúce modely tento proces nezohľadňovali, ale zjavne ho musíme poďakovať za správne množstvo uhlíka, ktoré umožnilo vývoj biosféry Zeme, ako ju poznáme. “
Stručne povedané, nesúlad medzi množstvom uhlíka, ktoré sa nachádza v materiáli chondritických hornín, a množstvom, ktoré sa nachádza na Zemi, možno vysvetliť intenzívnym zahrievaním v pravekej slnečnej sústave. Keď sa Zem tvorila z chrondritického materiálu, extrémne teplo spôsobilo, že sa vyčerpala zo svojho prírodného uhlíka. Táto štúdia okrem objasnenia toho, čo v astronómii pretrváva, ponúka aj nový pohľad na to, ako začal život v slnečnej sústave.
Vedci v podstate špekulujú, že udalosti bleskového ohrevu vo vnútornej slnečnej sústave môžu byť potrebné pre život tu na Zemi. Keby bolo v pradávnom materiáli, ktoré sa zlúčilo s našou planétou, príliš veľa uhlíka, výsledkom by mohlo byť „predávkovanie uhlíkom“. Je to tak preto, že keď sa uhlík oxiduje, vytvára oxid uhličitý, hlavný skleníkový plyn, ktorý môže viesť k úteku pred ohrevom.
To je to, o čom sa vedci z planét domnievajú, že sa stalo Venuši, kde prítomnosť bohatého CO2 - spolu so zvýšenou expozíciou slnečnému žiareniu - viedla k pekelnému prostrediu, ktoré je v súčasnosti. Ale na Zemi bol CO2 odstránený z atmosféry cyklom kremičitanu a uhličitanu, ktorý umožnil Zemi dosiahnuť vyvážené a život udržujúce prostredie.
„Či by 100-krát viac uhlíka umožnilo efektívne odstránenie skleníkových plynov, je prinajmenšom otázne,“ uviedol Dr. Trieloff. „Uhlík sa už nemohol skladovať v uhličitanoch, kde sa dnes väčšina CO2 v Zemi ukladá. Toľko CO2 v atmosfére by spôsobilo taký závažný a nezvratný skleníkový efekt, že by sa oceány odparili a zmizli. ““
Je všeobecne známe, že život na Zemi je založený na uhlíku. Je však určite zaujímavé vedieť, že podmienky počas skorej slnečnej sústavy zabránili predávkovaniu uhlíkom, ktorý mohol zmeniť Zem na druhú Venuši. Aj keď uhlík môže byť pre život nevyhnutný, ako ho poznáme, príliš veľa môže znamenať jeho smrť. Táto štúdia by sa mohla hodiť aj pri hľadaní života v extra solárnych systémoch.
Pri skúmaní vzdialených hviezd sa astronómovia mohli opýtať: „boli vo vnútornom systéme dostatočne prvotné podmienky na to, aby zabránili predávkovaniu uhlíkom?“ Odpoveď na túto otázku môže byť rozdiel medzi nájdením Zeme 2.0 alebo iného sveta podobného Venuši!
