Углерод является важным элементом для жизни, но его поведение во время аккреции Земли до конца не изучено. Однако известно, что углерод на планете должен существовать в правильной пропорции, чтобы поддерживать жизнь. как мы это знаем.

Слишком много углерода и атмосфера Земли будет похожа на Венеру, удерживая тепло от Солнца и поддерживая температуру около 880 градусов по Фаренгейту. Слишком мало углерода Земля будет напоминать Марс: негостеприимное место, не способное поддерживать жизнь на воде, с температурой около минус 60.

Ранее исследователи полагали, что углерод на Земле возник из молекул, которые изначально присутствовали в газе туманностей, который затем аккрецировался на скалистую планету, когда газы были достаточно холодными, чтобы молекулы выпали в осадок.

В этом исследовании Ли и ее команда указывают, что молекулы газа, несущие углерод, не будут доступны для построения Земли, потому что после испарения углерода он не конденсируется обратно в твердое тело.

«Модель конденсации широко используется на протяжении десятилетий. Предполагается, что во время образования Солнца все элементы планеты испарились, а по мере охлаждения диска некоторые из этих газов конденсировались и поставляли химические ингредиенты твердым телам. Но с углеродом это не работает », - сказал Ли Саин в пресс-релиз.

Большая часть углерода доставлялась на диск в виде органических молекул. Однако, когда углерод испаряется, он производит гораздо больше летучих веществ, которым для образования твердых частиц требуются очень низкие температуры. Что еще более важно, углерод не конденсируется снова в органическую форму. Из-за этого Ли и ее команда пришли к выводу, что большая часть углерода Земли вероятно был унаследован непосредственно от межзвездной среды, полностью избегая испарения.

Чтобы лучше понять, как Земля приобрела углерод, команда сравнила скорость распространения сейсмической волны через ядро ​​с известными скоростями звука в ядре. Это говорит исследователям, что углерод, вероятно, составляет менее половины процента массы Земли.

«Мы задали другой вопрос: мы спросили, сколько углерода можно поместить в ядро ​​Земли и при этом соответствовать всем ограничениям», - сказал астроном UM Эдвин Бергин.

«Здесь есть неопределенность. Давайте смиримся с неуверенностью, чтобы спросить, каковы истинные верхние границы того, сколько углерода находится очень глубоко в Земле, и это скажет нам истинный ландшафт, в котором мы находимся ».

Во втором исследовании ученые изучили металлические ядра этих тел, которые теперь сохранились как железные метеориты, и обнаружили, что во время этого ключевого этапа планетарного происхождения большая часть углерода должна быть потеряна, поскольку планетезимали плавятся, образуют ядра и теряют газ.

«В большинстве моделей углерод и другие жизненно важные материалы, такие как вода и азот, переходят из туманности в примитивные скалистые тела, а затем они доставляются на растущие планеты, такие как Земля или Марс», - сказал Марк Хиршманн из Университета Миннесоты. , профессор наук о Земле и окружающей среде.

«Но это пропускает ключевой этап, на котором планетезимали теряют большую часть своего углерода, прежде чем они срастутся с планетами».

Оба исследования описывают два разных аспекта потери углерода и предполагают, что потеря углерода, по-видимому, является центральным аспектом в построении Земли как пригодной для жизни планеты.

«Ответить на вопрос, существуют ли в других местах планеты земного типа, можно, только работая на стыке таких дисциплин, как астрономия и геохимия», - сказал Чесла, профессор геофизических наук в Калифорнийском университете.

«Хотя подходы и конкретные вопросы, над которыми работают исследователи, различаются в разных областях, построение последовательной истории требует выявления тем, представляющих взаимный интерес, и поиска способов преодоления интеллектуального разрыва между ними. Сделать это сложно, но усилия одновременно стимулируют и вознаграждают ».