Σύμφωνα με την υπόθεση Nebular, ο Ήλιος και οι πλανήτες σχηματίστηκαν πριν από 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια από ένα τεράστιο νέφος σκόνης και αερίου. Αυτό ξεκίνησε με τον Ήλιο να σχηματίζεται στο κέντρο και το υπόλοιπο υλικό να σχηματίζει έναν πρωτοπλανητικό δίσκο, από τον οποίο σχηματίστηκαν οι πλανήτες. Ενώ οι πλανήτες στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα αποτελούσαν σε μεγάλο βαθμό αέρια (δηλαδή τους γίγαντες αερίου), εκείνοι που ήταν πιο κοντά στον Ήλιο σχηματίστηκαν από πυριτικά ορυκτά και μέταλλα (δηλαδή τους επίγειους πλανήτες).
Παρά το ότι έχει μια πολύ καλή ιδέα για το πώς προέκυψαν όλα αυτά, το ζήτημα ακριβώς πώς σχηματίστηκαν και εξελίχθηκαν οι πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος κατά τη διάρκεια των δισεκατομμυρίων ετών εξακολουθεί να συζητείται. Σε μια νέα μελέτη, δύο ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Χαϊδελβέργης εξέτασαν το ρόλο που διαδραματίζει ο άνθρακας τόσο στο σχηματισμό της Γης όσο και στην εμφάνιση και την εξέλιξη της ζωής.
Η μελέτη τους, «Χωρική κατανομή της σκόνης άνθρακα στο πρώιμο ηλιακό νεφέλωμα και το περιεχόμενο άνθρακα των πλανητών», πρόσφατα εμφανίστηκε στο περιοδικό Αστρονομία και Αστροφυσική. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε από τον Hans-Peter Gail, από το Ινστιτούτο Θεωρητικής Αστροφυσικής στο Πανεπιστήμιο της Χαϊδελβέργης και τον Mario Trieloff - από το Ινστιτούτο Επιστημών της Γης της Χαϊδελβέργης και το Εργαστήριο Κοσμοχημείας Klaus-Tschira.
Για χάρη της μελέτης τους, το ζευγάρι εξέτασε ποιο ρόλο έπαιξε το στοιχείο άνθρακας - το οποίο είναι απαραίτητο για τη ζωή εδώ στη Γη - στον πλανητικό σχηματισμό. Ουσιαστικά, οι επιστήμονες είναι της γνώμης ότι κατά τις πρώτες μέρες του Ηλιακού Συστήματος - όταν ήταν ακόμα ένα τεράστιο σύννεφο σκόνης και αερίου - πλούσια σε άνθρακα υλικά διανεμήθηκαν στο εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα από το εξωτερικό Ηλιακό Σύστημα.
Έξω από το "Frost Line" - όπου πτητικά όπως το νερό, η αμμωνία και το μεθάνιο και μπορούν να συμπυκνωθούν σε πάγο - σώματα που περιέχουν κατεψυγμένες ενώσεις άνθρακα. Μοιάζει πολύ με το πώς διανέμεται νερό σε όλο το Ηλιακό Σύστημα, ότι αυτά τα σώματα υποτίθεται ότι εκδιώχθηκαν από τις τροχιές τους και στάλθηκαν προς τον Ήλιο, διανέμοντας πτητικά υλικά στα πλανητικά πλάσματα που τελικά θα γινόταν γήινοι πλανήτες.
Ωστόσο, όταν συγκρίνει κανείς τα είδη των μετεωριτών που διανέμουν αρχέγονο υλικό στη Γη - επίσης. μετεωρίτες χονδρίτη - παρατηρείται κάποια ασυμφωνία. Βασικά, ο άνθρακας είναι σχετικά σπάνιος στη Γη σε σύγκριση με αυτούς τους αρχαίους βράχους, ο λόγος για τον οποίο παρέμεινε μυστήριο. Όπως εξήγησε ο καθηγητής Trieloff, ο οποίος ήταν συν-συγγραφέας της μελέτης, σε ένα δελτίο τύπου του Πανεπιστημίου της Χαϊδελβέργης:
«Στη Γη, ο άνθρακας είναι ένα σχετικά σπάνιο στοιχείο. Εμπλουτίζεται κοντά στην επιφάνεια της Γης, αλλά ως κλάσμα της συνολικής ύλης στη Γη είναι μόλις το μισό του 1 / 1000ου. Σε πρωτόγονους κομήτες, ωστόσο, το ποσοστό του άνθρακα μπορεί να είναι δέκα τοις εκατό ή περισσότερο. "
«Ένα σημαντικό μέρος του άνθρακα σε αστεροειδείς και κομήτες είναι σε μόρια μακράς αλυσίδας και διακλαδισμένα που εξατμίζονται μόνο σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες», πρόσθεσε ο Dr. Grail, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. "Με βάση τα τυπικά μοντέλα που προσομοιώνουν τις αντιδράσεις του άνθρακα στο ηλιακό νεφέλωμα από όπου προήλθαν ο ήλιος και οι πλανήτες, η Γη και οι άλλοι επίγειοι πλανήτες θα πρέπει να έχουν έως και 100 φορές περισσότερο άνθρακα."
Για να αντιμετωπιστεί αυτό, οι δύο έρευνες δημιούργησαν ένα μοντέλο που υπέθεσε ότι τα βραχυπρόθεσμα συμβάντα θέρμανσης φλας - όπου ο Ήλιος θέρμανε τον πρωτοπλανητικό δίσκο - ήταν υπεύθυνοι για αυτήν την ασυμφωνία. Υποθέτουν επίσης ότι όλη η ύλη στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα θερμάνθηκε σε θερμοκρασίες μεταξύ 1.300 και 1.800 ° C (2372 έως 3272 ° F) προτού τελικά σχηματιστούν μικρά πλανητικά πλάσματα και επίγειοι πλανήτες.
Ο Δρ Grail και ο Trieloff πιστεύουν ότι η απόδειξη για αυτό έγκειται στους στρογγυλούς κόκκους των μετεωριτών που σχηματίζονται από λιωμένα σταγονίδια - γνωστά ως χονδροειδή. Σε αντίθεση με τους μετεωρίτες χοντρίτη, οι οποίοι μπορούν να αποτελούνται από έως και τοις εκατό άνθρακα, τα χονδροειδή είναι σε μεγάλο βαθμό εξαντλημένα από αυτό το στοιχείο. Αυτό, ισχυρίζονται, ήταν το αποτέλεσμα των ίδιων γεγονότων θέρμανσης με φλας που έλαβαν χώρα πριν τα χονδροειδή να συσσωρευτούν για να σχηματίσουν μετεωρίτες. Όπως ανέφερε ο Δρ Gail:
«Μόνο οι αυξήσεις της θερμοκρασίας που προέρχονται από τα μοντέλα σχηματισμού χονδροειδών μπορούν να εξηγήσουν τη σημερινή χαμηλή ποσότητα άνθρακα στους εσωτερικούς πλανήτες. Τα προηγούμενα μοντέλα δεν έλαβαν υπόψη αυτή τη διαδικασία, αλλά προφανώς πρέπει να ευχαριστήσουμε για τη σωστή ποσότητα άνθρακα που επέτρεψε την εξέλιξη της βιόσφαιρας της Γης όπως τη γνωρίζουμε. "
Εν ολίγοις, η απόκλιση μεταξύ της ποσότητας του άνθρακα που βρέθηκε στο υλικό χονδρικού-βράχου και εκείνης που βρέθηκε στη Γη μπορεί να εξηγηθεί με έντονη θέρμανση στο αρχέγονο ηλιακό σύστημα. Καθώς η Γη σχηματίστηκε από χονδροκριτικό υλικό, η υπερβολική θερμότητα την έκανε να εξαντληθεί από τον φυσικό άνθρακα. Εκτός από το να ρίχνουμε φως σε αυτό που υπήρξε ένα μυστήριο στην αστρονομία, αυτή η μελέτη προσφέρει επίσης νέα εικόνα για το πώς ξεκίνησε η ζωή στο Ηλιακό Σύστημα.
Βασικά, οι ερευνητές εικάζουν ότι τα συμβάντα θέρμανσης φλας στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα μπορεί να ήταν απαραίτητα για τη ζωή εδώ στη Γη. Αν υπήρχε πάρα πολύς άνθρακας στο αρχέγονο υλικό που συνενώθηκε στον πλανήτη μας, το αποτέλεσμα θα μπορούσε να ήταν μια «υπερβολική δόση άνθρακα». Αυτό συμβαίνει επειδή όταν ο άνθρακας οξειδώνεται, σχηματίζει διοξείδιο του άνθρακα, ένα σημαντικό αέριο θερμοκηπίου που μπορεί να οδηγήσει σε φαινόμενο θέρμανσης.
Αυτό πιστεύουν οι πλανητικοί επιστήμονες ότι συνέβη στην Αφροδίτη, όπου η παρουσία άφθονου CO2 - σε συνδυασμό με την αυξημένη έκθεσή της στην ηλιακή ακτινοβολία - οδήγησε στο κορεσμένο περιβάλλον που υπάρχει σήμερα. Όμως στη Γη, το CO2 απομακρύνθηκε από την ατμόσφαιρα μέσω του κύκλου πυριτικού-ανθρακικού άλατος, ο οποίος επέτρεψε στη Γη να επιτύχει ένα ισορροπημένο και βιώσιμο περιβάλλον.
«Το αν 100 φορές περισσότερος άνθρακας θα επέτρεπε την αποτελεσματική απομάκρυνση του αερίου του θερμοκηπίου είναι αμφισβητήσιμο τουλάχιστον», δήλωσε ο Δρ Trieloff. «Ο άνθρακας δεν μπορούσε πλέον να αποθηκευτεί σε ανθρακικά άλατα, όπου το μεγαλύτερο μέρος του CO2 της Γης αποθηκεύεται σήμερα. Αυτό το πολύ CO2 στην ατμόσφαιρα θα προκαλούσε ένα τόσο σοβαρό και μη αναστρέψιμο φαινόμενο του θερμοκηπίου, ώστε οι ωκεανοί να εξατμιστούν και να εξαφανιστούν. "
Είναι γνωστό ότι η ζωή εδώ στη Γη βασίζεται στον άνθρακα. Ωστόσο, γνωρίζοντας ότι οι συνθήκες κατά το πρώιμο ηλιακό σύστημα απέτρεψαν την υπερβολική δόση άνθρακα που θα μπορούσε να έχει μετατρέψει τη Γη σε μια δεύτερη Αφροδίτη είναι σίγουρα ενδιαφέρουσα. Ενώ ο άνθρακας μπορεί να είναι απαραίτητος για τη ζωή όπως τον γνωρίζουμε, πάρα πολλά μπορεί να σημαίνει τον θάνατο αυτού. Αυτή η μελέτη θα μπορούσε επίσης να είναι χρήσιμη όταν πρόκειται για αναζήτηση ζωής σε εξωηλιακά συστήματα.
Κατά την εξέταση μακρινών αστεριών, οι αστρονόμοι θα μπορούσαν να ρωτήσουν, «ήταν οι αρχέγονες συνθήκες αρκετά ζεστές στο εσωτερικό σύστημα για να αποφευχθεί η υπερβολική δόση άνθρακα;» Η απάντηση σε αυτήν την ερώτηση θα μπορούσε να είναι η διαφορά μεταξύ εύρεσης ενός Earth 2.0 ή ενός άλλου κόσμου που μοιάζει με την Αφροδίτη!
