Po magnetni hipotezi sta Sonce in planeti pred velikanskim oblakom prahu in plina nastali pred 4,6 milijarde let. Začelo se je s soncem, ki je nastalo v središču, preostali material pa je tvoril protoplanetarni disk, iz katerega so se oblikovali planeti. Medtem ko so planeti v zunanjem Osončju večinoma sestavljeni iz plinov (tj. Plinskih velikanov), so tisti, ki so bližje Soncu, tvorjeni iz silikatnih mineralov in kovin (tj. Zemeljskih planetov).
Kljub dobri predstavi, kako je do tega prišlo, je vprašanje, kako točno so se planeti Osončja oblikovali in razvijali tekom milijard let, še vedno predmet razprave. V novi raziskavi sta dva raziskovalca z univerze v Heidelbergu razmišljala o vlogi ogljika pri nastajanju Zemlje ter nastanku in evoluciji življenja.
Pred kratkim je bila objavljena njihova študija "Prostorska porazdelitev ogljikovega prahu v zgodnji sončni meglici in vsebnost ogljika v planetesimalkah" Astronomija in astrofizika. Študijo sta vodila Hans-Peter Gail z Inštituta za teoretsko astrofiziko Univerze v Heidelbergu in Mario Trieloff iz Heidelbergovega inštituta za zemeljske vede in Klaus-Tschira-laboratorij za kozmokemijo.
Par je zaradi svoje študije preučil, kakšno vlogo je pri oblikovanju planetov igral ogljik - ki je bistven za življenje tukaj na Zemlji. Znanstveniki so v bistvu mnenja, da so se v prvih dneh Osončja - ko je bil še velikanski oblak prahu in plina - materiali, bogati z ogljikom, distribuirali v notranji Osončje iz zunanjega Osončja.
Zunaj linije "zmrzali" - kjer se tvorijo hlapne snovi, kot so voda, amonijak in metan in se lahko kondenzirajo v led - telesa, ki vsebujejo zmrznjene ogljikove spojine. Tako kot je bila distribucija vode po celotnem Osončju, da naj bi ta telesa vrgli iz svojih orbitov in jih poslali proti Soncu, tako da so distribuirali hlapne materiale planeteamalcem, ki bi se sčasoma razvili v zemeljske planete.
Ko pa primerjamo vrste meteorjev, ki so razdelili prvinsko snov na Zemljo - aka. hondritni meteoriti - opazimo določeno neskladje. V osnovi je ogljik na Zemlji v primerjavi s temi starodavnimi kamninami razmeroma redek, razlog za katerega je ostal skrivnost. Kot je v sporočilu za javnost univerze v Heidelbergu pojasnil profesor Trieloff, ki je bil soavtor študije:
"Ogljik je na Zemlji relativno redek element. Obogaten je blizu Zemljinega površja, vendar je kot del celotne snovi na Zemlji le polovica 1/1000. V primitivnih kometih pa je lahko delež ogljika deset odstotkov ali več. "
"Velik del ogljika v asteroidih in kometih je v dolgoverižnih in razvejanih molekulah, ki izhlapevajo le pri zelo visokih temperaturah," je dodal doktor Grail, vodilni avtor študije. "Na podlagi standardnih modelov, ki simulirajo reakcije ogljika v sončni meglici, od koder izvirajo sonce in planeti, bi morala Zemlja in drugi zemeljski planeti imeti do 100-krat več ogljika."
Da bi se lotili tega vprašanja, sta dve raziskavi zasnovali model, ki je predpostavljal, da so za to neskladje krili kratkoročni bliskovni segrevalni dogodki - kjer je Sonce ogrevalo protoplanetarni disk. Predvidevali so tudi, da se je vsa materija v notranjem Osončju segrela na temperature med 1300 in 1800 ° C (2372 do 3272 ° F), preden so se na koncu oblikovali majhni planeteziali in kopenski planeti.
Dr. Grail in Trieloff verjameta, da so dokazi za to okrogla zrna v meteoritih, ki nastanejo iz staljenih kapljic - znanih kot hondrule. Za razliko od hondritskih meteoritov, ki jih lahko sestavlja do nekaj odstotkov ogljika, so hondruli v veliki meri izčrpani iz tega elementa. Trdijo, da je bil rezultat istih bliskovnih ogrevalnih dogodkov, ki so se zgodili, preden so se hondrule lahko začele tvoriti meteoriti. Kot je povedal dr. Gail:
"Le trni temperature, ki izhajajo iz modelov tvorbe hondrulov, lahko razložijo današnjo nizko količino ogljika na notranjih planetih. Prejšnji modeli tega procesa niso upoštevali, vendar se očitno moramo zahvaliti za pravilno količino ogljika, ki je omogočila evolucijo Zemljine biosfere, kot jo poznamo. "
Skratka, neskladje med količino ogljika, ki ga najdemo v snovi hondritskih kamnin, in količino, ki jo najdemo na Zemlji, je mogoče razložiti z intenzivnim segrevanjem v prvotnem Osončju. Ker se je Zemlja oblikovala iz krondritičnega materiala, je zaradi velike vročine izčrpan njen naravni ogljik. Poleg tega, da osvetljujemo tisto, kar je v astronomiji že trajajoča skrivnost, ponuja ta študija tudi nov vpogled v to, kako se je začelo življenje v Osončju.
V bistvu raziskovalci ugibajo, da so bili morda bliskovni segrevalci v notranjosti Osončja potrebni za življenje tukaj na Zemlji. Če bi bilo v prvotnem materialu, ki se je združeval na naš planet, preveč ogljika, bi bil rezultat lahko "preveliko odmerjanje ogljika". To je zato, ker ko ogljik oksidira, tvori ogljikov dioksid, glavni toplogredni plin, ki lahko povzroči bežen učinek segrevanja.
To je tisto, za kar planetarni znanstveniki verjamejo, da se je zgodilo z Venero, kjer je prisotnost obilnega CO2 - skupaj s povečano izpostavljenostjo sončnemu sevanju - pripeljala do peklenskega okolja, ki je danes tam. Toda na Zemlji je bil CO2 iz atmosfere odstranjen s silikatno-karbonatnim ciklom, ki je Zemlji omogočil, da doseže uravnoteženo in življenjsko vzdržno okolje.
"Ali bi 100-krat več ogljika omogočilo učinkovito odstranjevanje toplogrednih plinov vsaj vprašljivo," je dejal dr. Trieloff. "Ogljika ni bilo mogoče več skladiščiti v karbonatih, kjer je danes večino CO2 Zemlje. Toliko CO2 v ozračju bi povzročilo tako močan in nepopravljiv učinek tople grede, da bi oceani izhlapeli in izginili. "
Znano je dejstvo, da je življenje na Zemlji življenje na ogljiku. Kljub temu je vsekakor zanimivo vedeti, da so razmere v zgodnjem Osončju preprečile prevelik odmerek ogljika, ki bi lahko Zemljo spremenil v drugo Venero. Čeprav je ogljik lahko bistven za življenje, kot ga poznamo, lahko preveč pomeni smrt. Ta študija bi bila lahko koristna tudi, ko gre za iskanje življenja v ekstra sončnih sistemih.
Pri pregledu daljnih zvezd so astronomi lahko vprašali, "ali so bili prvotni pogoji v notranjosti sistema dovolj vroči, da preprečujejo preveliko odmerjanje ogljika?" Odgovor na to vprašanje bi lahko bila razlika med iskanjem Zemlje 2.0 ali drugega sveta, ki je podoben Veneri!
