Исследователи говорят, что углерод на Земле происходит из межзвездной среды

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 ».