Remiantis „Nebular“ hipoteze, Saulė ir planetos susiformavo prieš 4,6 milijardo metų iš milžiniško dulkių ir dujų debesies. Tai prasidėjo nuo to, kai Saulė susiformavo centre, o likusi medžiaga sudarė protoplanetinį diską, iš kurio susidarė planetos. Tuo tarpu išorinėje Saulės sistemoje esančios planetos daugiausia buvo sudarytos iš dujų (t. Y. Dujų milžinų), kitos, esančios arčiau Saulės, susidarė iš silikatinių mineralų ir metalų (t. Y. Antžeminės planetos).
Nepaisant gana gero supratimo, kaip visa tai įvyko, klausimas, kaip tiksliai susiformavo ir evoliucionavo Saulės sistemos planetos per milijardus metų, vis dar diskutuojamas. Atlikdami naują tyrimą, du Heidelbergo universiteto tyrėjai apsvarstė anglies vaidmenį tiek formuojant Žemę, tiek gyvybės atsiradimui ir evoliucijai.
Neseniai žurnale pasirodė jų tyrimas „Anglies dulkių erdvinis pasiskirstymas ankstyvajame saulės ūkyje ir anglies kiekis planetesimaliuose“ Astronomija ir astrofizika. Tyrimą atliko Hansas-Peteris Gailas iš Heidelbergo universiteto Teorinės astrofizikos instituto ir Mario Trieloffas - iš Heidelbergo Žemės mokslų instituto ir Klauso-Tschira-kosmoso chemijos laboratorijos.
Tyrimo tikslais pora svarstė, kokį vaidmenį planetos formavime vaidino anglies elementas, kuris yra būtinas gyvybei čia, Žemėje. Iš esmės mokslininkai laikosi nuomonės, kad ankstyviausiomis Saulės sistemos dienomis - kai tai dar buvo milžiniškas dulkių ir dujų debesis - į vidinę Saulės sistemą iš išorinės Saulės sistemos buvo paskirstytos anglies turtingos medžiagos.
Už „šalčio linijos“ ribų - ten lakūs kaip vanduo, amoniakas ir metanas ir gali kondensuotis į ledo kūnus, kuriuose yra sušalusių anglies junginių. Panašiai kaip tai, kaip vanduo pasiskirstė visoje Saulės sistemoje, buvo tariama, kad šie kūnai buvo išstumti iš savo orbitų ir išsiųsti link Saulės, paskirstant lakias medžiagas plokštuminiams modeliams, kurie ilgainiui išaugs į sausumos planetas.
Tačiau palyginus meteorų rūšis, kurios pirmykštę medžiagą išplatino į Žemę, dar vadinama. chondrito meteoritai - pastebimas tam tikras neatitikimas. Iš esmės anglis Žemėje yra palyginti reta, palyginti su šiomis senovės uolienomis, kurių priežastis liko paslaptis. Kaip Heidelbergo universiteto pranešime spaudai paaiškino prof. Trieloffas, kuris buvo tyrimo bendraautorius:
„Žemėje anglis yra palyginti retas elementas. Jis yra prisodrintas arti žemės paviršiaus, tačiau, kaip dalis visos žemės medžiagos, jis sudaro tik pusę 1/1000. Tačiau primityviose kometose anglies dalis gali būti dešimt ar daugiau procentų. “
„Didelė dalis asteroidų ir kometų esančios anglies yra ilgosios ir šakotosios molekulėse, kurios išgaruoja tik labai aukštoje temperatūroje“, - pridūrė pagrindinis tyrimo autorius dr. Grailis. „Remiantis standartiniais modeliais, imituojančiais anglies reakcijas saulės ūke, iš kur kilo saulė ir planetos, Žemėje ir kitose sausumos planetose turėtų būti iki 100 kartų daugiau anglies.“
Norėdami išspręsti šią problemą, abu tyrimai sukūrė modelį, kuris darė prielaidą, kad už šį neatitikimą buvo atsakingi trumpalaikiai blykstės kaitinimo įvykiai, kai saulė kaitino protoplanetinį diską. Jie taip pat padarė prielaidą, kad visos vidinėje Saulės sistemoje esančios medžiagos buvo įkaitintos iki 1300–1800 ° C (2372–3272 ° F) temperatūros, kol galiausiai susiformavo mažos plokštuminės ir sausumos planetos.
Dr Grailis ir Trieloffas tiki, kad tai slypi apvaliuose meteorito grūduose, kurie susidaro iš išlydytų lašelių - vadinamų chondrules. Skirtingai nuo chondrito meteoritų, kuriuos gali sudaryti iki kelių procentų anglies, chondruluose šio elemento yra daugiausia. Jų teigimu, tai buvo tų pačių karščio kaitros įvykių, įvykusių prieš chondrulams pradėjus formuotis meteoritais, rezultatas. Kaip nurodė daktaras Gail:
„Šiuo metu mažą anglies kiekį vidinėse planetose gali paaiškinti tik temperatūros šuoliai, gauti iš chondrule formavimo modelių. Ankstesni modeliai neatsižvelgė į šį procesą, bet mes, matyt, turime tai padėkoti už teisingą anglies kiekį, kuris leido evoliucionuoti Žemės biosferoje, kaip mes ją žinome “.
Trumpai tariant, chondritinių uolienų medžiagoje esančio anglies kiekio neatitikimas Žemėje gali būti paaiškintas intensyviu kaitinimu pirmykštėje Saulės sistemoje. Kadangi Žemė susiformavo iš chrondritinės medžiagos, dėl stipraus karščio jai trūko natūralios anglies. Šis tyrimas ne tik atskleidžia tai, kas vis dar yra paslaptis astronomijoje, bet ir suteikia naujų įžvalgų apie tai, kaip prasidėjo gyvenimas Saulės sistemoje.
Iš esmės, tyrėjai spėja, kad žaibiškai kaitinantys įvykiai vidinėje Saulės sistemoje galėjo būti būtini gyvybei čia, Žemėje. Jei pirmykštėje medžiagoje, kuri sujungė mūsų planetą, būtų per daug anglies, rezultatas galėjo būti „anglies perdozavimas“. Taip yra todėl, kad kai anglis oksiduojasi, susidaro anglies dioksidas - pagrindinės šiltnamio efektą sukeliančios dujos, kurios gali sukelti bėgantį šildymo efektą.
Štai kas, planetų mokslininkų manymu, atsitiko su Venera, kur gausaus CO2 buvimas kartu su padidėjusiu Saulės radiacijos poveikiu lėmė pragarišką aplinką, kokia ten yra. Tačiau Žemėje iš atmosferos CO2 buvo pašalintas per silikato-karbonato ciklą, kuris leido Žemei sukurti subalansuotą ir gyvybę palaikančią aplinką.
„Ar bent 100 kartų daugiau anglies leistų efektyviai pašalinti šiltnamio efektą sukeliančias dujas, abejotina“, - sakė dr. Trieloffas. „Anglies nebebuvo galima laikyti karbonatuose, kur šiandien saugoma didžioji dalis Žemės CO2. Toks didelis CO2 kiekis atmosferoje sukeltų tokį stiprų ir negrįžtamą šiltnamio efektą, kad vandenynai išgaruotų ir išnyktų. “
Visiems žinomas faktas, kad gyvenimas Žemėje yra anglies pagrindu. Tačiau žinoti, kad ankstyvosios Saulės sistemos sąlygos užkerta kelią perdozavimui anglies, kuri galėjo paversti Žemę antrąja Venera, tikrai įdomu. Nors anglis gali būti gyvybiškai svarbi, nes ją žinome, per daug tai gali reikšti jos mirtį. Šis tyrimas taip pat gali būti naudingas, kai reikia ieškoti gyvybės papildomose saulės sistemose.
Tirdami tolimas žvaigždes, astronomai galėjo paklausti: „Ar pirmykštės sąlygos vidinėje sistemoje buvo pakankamai karštos, kad būtų išvengta anglies perdozavimo?“ Atsakymas į šį klausimą galėtų būti skirtumas suradus Žemę 2.0 ar kitą į Venerą panašų pasaulį!
