อ้างอิงจาก Nebular Hypothesis ดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ก่อตัวเมื่อ 4.6 พันล้านปีก่อนจากกลุ่มฝุ่นและก๊าซขนาดยักษ์ สิ่งนี้เริ่มต้นด้วยการที่ดวงอาทิตย์ก่อตัวขึ้นตรงกลางและวัสดุที่เหลือก่อตัวเป็นแผ่นดาวเคราะห์ก่อตัวจากการก่อตัวของดาวเคราะห์ ในขณะที่ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะรอบนอกนั้นส่วนใหญ่ประกอบด้วยก๊าซ (เช่นแก๊สยักษ์) ซึ่งอยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์ซึ่งเกิดจากแร่ซิลิเกตและโลหะ (เช่นดาวเคราะห์บนพื้นโลก)
แม้จะมีความคิดที่ดีเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นทั้งหมด แต่คำถามที่ว่าดาวเคราะห์ของระบบสุริยะก่อตัวและพัฒนาในช่วงพันล้านปียังคงมีการอภิปรายกันอยู่ ในการศึกษาใหม่นักวิจัยสองคนจากมหาวิทยาลัยไฮเดลเบิร์กได้พิจารณาบทบาทของคาร์บอนในการก่อตัวของโลกและการเกิดขึ้นและวิวัฒนาการของชีวิต
การศึกษาของพวกเขา“ การกระจายเชิงพื้นที่ของฝุ่นละอองคาร์บอนในเนบิวลาโซลาร์ยุคแรกและปริมาณคาร์บอนของ Planetesimals” เพิ่งปรากฏในวารสาร ดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์. การศึกษาดำเนินการโดย Hans-Peter Gail จากสถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัย Heidelberg และ Mario Trieloff - จากสถาบันวิทยาศาสตร์โลกของ Heidelberg และ Klaus-Tschira-Laboratory สำหรับ Cosmochemistry
เพื่อประโยชน์ในการศึกษาของพวกเขาทั้งคู่พิจารณาว่าองค์ประกอบของคาร์บอน - ซึ่งมีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก - มีบทบาทในการก่อตัวของดาวเคราะห์ โดยพื้นฐานแล้วนักวิทยาศาสตร์มีความเห็นว่าในช่วงแรกของระบบสุริยะ - เมื่อมันยังคงเป็นกลุ่มเมฆฝุ่นและก๊าซ - วัสดุที่อุดมด้วยคาร์บอนถูกกระจายไปยังระบบสุริยะชั้นในจากระบบสุริยะชั้นนอก
นอกเหนือจาก“ Frost Line” - ที่ซึ่งสารระเหยเช่นน้ำ, แอมโมเนียและมีเธนและสามารถควบแน่นกลายเป็นน้ำแข็ง - ร่างกายที่มีสารประกอบคาร์บอนเยือกแข็งเกิดขึ้น เหมือนกับที่น้ำถูกกระจายไปทั่วระบบสุริยะซึ่งวัตถุเหล่านี้ถูกเตะออกจากวงโคจรของพวกมันและถูกส่งไปยังดวงอาทิตย์โดยกระจายวัสดุที่ระเหยได้ไปยังดาวเคราะห์ที่จะกลายเป็นดาวเคราะห์บนพื้นโลกในที่สุด
อย่างไรก็ตามเมื่อมีการเปรียบเทียบชนิดของอุกกาบาตที่กระจายวัสดุดึกดำบรรพ์ไปยังโลก - aka อุกกาบาต chondrite - หนึ่งสังเกตเห็นความแตกต่างบางอย่าง โดยพื้นฐานแล้วคาร์บอนนั้นหายากบนโลกเมื่อเปรียบเทียบกับหินโบราณเหล่านี้เหตุผลที่ยังคงเป็นปริศนาอยู่ ในฐานะศ. Trieloff ซึ่งเป็นผู้ร่วมเขียนในการศึกษาอธิบายในการแถลงข่าวมหาวิทยาลัยไฮเดลเบิร์ก:
“ บนโลกคาร์บอนเป็นองค์ประกอบที่ค่อนข้างหายาก มันถูกทำให้รำ่รวยใกล้กับพื้นผิวโลก แต่เป็นเศษส่วนของสสารทั้งหมดบนโลกมันเป็นเพียงครึ่งหนึ่งของ 1/1000 อย่างไรก็ตามในดาวหางโบราณนั้นสัดส่วนของคาร์บอนสามารถเป็นสิบเปอร์เซ็นต์หรือมากกว่านั้น”
“ ส่วนสำคัญของคาร์บอนในดาวเคราะห์น้อยและดาวหางนั้นอยู่ในโมเลกุลที่มีสายโซ่ยาวและแตกแขนงที่ระเหยเฉพาะที่อุณหภูมิสูงมาก” ดร. เกรลผู้เขียนนำการศึกษากล่าว “ ตามแบบจำลองมาตรฐานที่จำลองปฏิกิริยาคาร์บอนในเนบิวลาแสงอาทิตย์ซึ่งดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์กำเนิดขึ้นโลกและดาวเคราะห์โลกอื่น ๆ ควรมีคาร์บอนมากกว่า 100 เท่า”
ในการแก้ไขปัญหานี้ทั้งสองงานวิจัยได้สร้างแบบจำลองที่สันนิษฐานว่าเหตุการณ์ความร้อนแฟลชระยะสั้นซึ่งดวงอาทิตย์ให้ความร้อนกับแผ่นดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ - มีความรับผิดชอบต่อความคลาดเคลื่อนนี้ พวกเขายังสันนิษฐานว่าสสารทั้งหมดในระบบสุริยจักรวาลภายในถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิระหว่าง 1,300 ถึง 1,800 ° C (2372 ถึง 3272 ° F) ก่อนที่ดาวเคราะห์ดวงเล็กและดาวเคราะห์โลกจะก่อตัวขึ้นในที่สุด
ดร. เกรลและ Trieloff เชื่อว่าหลักฐานนี้มีอยู่ในเม็ดกลมในอุกกาบาตที่เกิดจากหยดน้ำหลอมละลาย - รู้จักกันในชื่อ chondrules ซึ่งแตกต่างจากอุกกาบาต chondrite ซึ่งสามารถประกอบด้วยคาร์บอนได้ถึงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ chondrules ส่วนใหญ่จะหมดไปจากองค์ประกอบนี้ สิ่งนี้พวกเขาอ้างว่าเป็นผลมาจากเหตุการณ์ความร้อนแฟลชแบบเดียวกับที่เกิดขึ้นก่อน chondrules สามารถรวมตัวกันเพื่อก่อตัวเป็นอุกกาบาต ดังที่ดร. เกลระบุว่า:
“ มีเพียงหนามแหลมในอุณหภูมิที่ได้จากแบบจำลองการสร้าง chondrule เท่านั้นที่สามารถอธิบายปริมาณคาร์บอนที่น้อยในวันนี้บนดาวเคราะห์ชั้นใน แบบจำลองก่อนหน้านี้ไม่ได้คำนึงถึงกระบวนการนี้ แต่เห็นได้ชัดว่าเราต้องขอบคุณปริมาณคาร์บอนที่ถูกต้องที่อนุญาตให้วิวัฒนาการของชีวมณฑลของโลกอย่างที่เรารู้ "
ในระยะสั้นความแตกต่างระหว่างปริมาณของคาร์บอนที่พบในวัสดุหิน chondritic และที่พบบนโลกสามารถอธิบายได้ด้วยความร้อนที่รุนแรงในระบบสุริยะยุคแรก เมื่อโลกเกิดขึ้นจากวัสดุ chrondritic ความร้อนสูงทำให้มันหมดลงจากคาร์บอนตามธรรมชาติ นอกเหนือจากการส่องสว่างในสิ่งที่เป็นปริศนาต่อเนื่องทางดาราศาสตร์การศึกษานี้ยังให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับการเริ่มต้นชีวิตในระบบสุริยะ
โดยทั่วไปนักวิจัยคาดการณ์ว่าเหตุการณ์ความร้อนจากแฟลชในระบบสุริยะชั้นในอาจจำเป็นสำหรับชีวิตบนโลกนี้ หากมีคาร์บอนมากเกินไปในวัสดุดั้งเดิมที่รวมตัวกันในโลกของเราผลที่ได้อาจเป็น“ ปริมาณคาร์บอนเกินขนาด” เนื่องจากเมื่อคาร์บอนถูกออกซิไดซ์มันจะกลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญ
นี่คือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์เชื่อว่าเกิดขึ้นกับดาวศุกร์ซึ่งมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมากรวมกับการเพิ่มขึ้นของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์นำไปสู่สภาพแวดล้อมที่ชั่วร้ายที่มีอยู่ในทุกวันนี้ แต่บนโลกนั้น CO2 ถูกกำจัดออกจากชั้นบรรยากาศโดยวงจรซิลิเกต - คาร์บอเนตซึ่งทำให้โลกได้รับสภาพแวดล้อมที่สมดุลและยั่งยืน
ดร. Trieloff กล่าวว่าการเพิ่มปริมาณคาร์บอนมากกว่า 100 เท่าจะทำให้สามารถกำจัดก๊าซเรือนกระจกได้อย่างมีประสิทธิภาพหรือไม่ “ คาร์บอนไม่สามารถเก็บไว้ในคาร์บอเนตได้อีกต่อไปซึ่งส่วนใหญ่ของคาร์บอนไดออกไซด์ของโลกจะถูกเก็บไว้ในปัจจุบัน คาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมากในชั้นบรรยากาศนี้จะทำให้เกิดภาวะเรือนกระจกที่รุนแรงและไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมที่มหาสมุทรจะระเหยและหายไป”
มันเป็นความจริงที่รู้จักกันดีว่าชีวิตบนโลกนี้มีพื้นฐานจากคาร์บอน อย่างไรก็ตามการรู้ว่าเงื่อนไขในช่วงแรกของระบบสุริยะทำให้คาร์บอนเกินขนาดซึ่งอาจทำให้โลกกลายเป็นวีนัสที่สองนั้นน่าสนใจอย่างแน่นอน ในขณะที่คาร์บอนอาจจำเป็นต่อชีวิตอย่างที่เรารู้ แต่การมีคาร์บอนมากเกินไปอาจหมายถึงความตายของมัน การศึกษานี้อาจมีประโยชน์เมื่อค้นหาการใช้ชีวิตในระบบพลังงานแสงอาทิตย์
เมื่อตรวจสอบดวงดาวที่อยู่ห่างไกลนักดาราศาสตร์สามารถถามได้ว่า“ สภาพดั่งเดิมนั้นร้อนพอในระบบภายในเพื่อป้องกันการใช้คาร์บอนเกินขนาดหรือไม่?” คำตอบสำหรับคำถามนั้นอาจเป็นความแตกต่างระหว่างการค้นหา Earth 2.0 หรือโลกที่เหมือนวีนัส!
