Secondo l'ipotesi nebulosa, il Sole e i pianeti si sono formati 4,6 miliardi di anni fa da una gigantesca nuvola di polvere e gas. Ciò iniziò con il Sole che si formava al centro e il materiale rimanente che formava un disco protoplanetario, da cui si formavano i pianeti. Mentre i pianeti nel Sistema Solare esterno erano in gran parte costituiti da gas (cioè i Giganti gassosi), quelli più vicini al Sole si formavano da minerali e metalli di silicati (cioè i pianeti terrestri).
Nonostante abbia una buona idea di come sia successo tutto ciò, la questione di come si siano formati ed evoluti i pianeti del Sistema Solare nel corso di miliardi di anni è ancora oggetto di dibattito. In un nuovo studio, due ricercatori dell'Università di Heidelberg hanno considerato il ruolo svolto dal carbonio sia nella formazione della Terra sia nell'emergenza e nell'evoluzione della vita.
Il loro studio, "Distribuzione spaziale della polvere di carbonio nella nebulosa solare precoce e contenuto di carbonio dei planetesimi", è recentemente apparso sulla rivista Astronomia e astrofisica. Lo studio è stato condotto da Hans-Peter Gail, dell'Istituto di astrofisica teorica dell'Università di Heidelberg, e da Mario Trieloff - dall'Istituto di scienze della terra di Heidelberg e dal Klaus-Tschira-Laboratory for Cosmochemistry.
Per motivi di studio, la coppia ha considerato quale ruolo l'elemento carbonio - che è essenziale per la vita qui sulla Terra - abbia giocato nella formazione planetaria. In sostanza, gli scienziati ritengono che durante i primi giorni del Sistema Solare - quando era ancora una gigantesca nuvola di polvere e gas - i materiali ricchi di carbonio venivano distribuiti al Sistema Solare interno dal Sistema Solare esterno.
Oltre la "linea del gelo" - dove volatili come acqua, ammoniaca e metano e sono in grado di condensare in ghiaccio - si sono formati corpi contenenti composti di carbonio congelati. Proprio come la distribuzione dell'acqua nel Sistema Solare, che presumibilmente questi corpi furono espulsi dalle loro orbite e inviati verso il Sole, distribuendo materiali volatili ai planetesimi che alla fine sarebbero cresciuti fino a diventare i pianeti terrestri.
Tuttavia, quando si confrontano i tipi di meteore che hanno distribuito materiale primordiale sulla Terra, ovvero. meteoriti condrite: si nota una certa discrepanza. Fondamentalmente, il carbonio è relativamente raro sulla Terra rispetto a queste antiche rocce, il motivo per cui è rimasto un mistero. Come ha spiegato il prof. Trieloff, coautore dello studio, in un comunicato stampa dell'Università di Heidelberg:
“Sulla Terra, il carbonio è un elemento relativamente raro. È arricchito vicino alla superficie terrestre, ma come frazione della materia totale sulla Terra è solo una metà di 1/1000. Nelle comete primitive, tuttavia, la percentuale di carbonio può essere pari o superiore al dieci percento. "
"Una parte sostanziale del carbonio negli asteroidi e nelle comete è costituita da molecole a catena lunga e ramificate che evaporano solo a temperature molto elevate", ha aggiunto il Dr. Grail, autore principale dello studio. "Sulla base dei modelli standard che simulano le reazioni al carbonio nella nebulosa solare dove hanno avuto origine il sole e i pianeti, la Terra e gli altri pianeti terrestri dovrebbero avere fino a 100 volte più carbonio".
Per ovviare a questo, le due ricerche hanno costruito un modello che presupponeva che gli eventi di breve durata del riscaldamento flash - in cui il Sole riscaldava il disco protoplanetario - erano responsabili di questa discrepanza. Presumevano anche che tutta la materia nel Sistema Solare interno fosse riscaldata a temperature comprese tra 1.300 e 1.800 ° C (2372-3272 ° F) prima che alla fine si formassero piccoli planetesimi e pianeti terrestri.
Il dottor Grail e Trieloff credono che la prova risieda nei grani rotondi nei meteoriti che si formano da goccioline fuse, note come condrule. A differenza dei meteoriti condrite, che possono essere composti fino ad un po 'di carbonio, le condrole sono in gran parte impoverite di questo elemento. Questo, sostengono, era il risultato degli stessi eventi di riscaldamento del lampo che si sono verificati prima che le condrule potessero accumularsi per formare meteoriti. Come indicato dal dott. Gail:
"Solo i picchi di temperatura derivati dai modelli di formazione delle condrule possono spiegare la bassa quantità di carbonio di oggi sui pianeti interni. I modelli precedenti non prendevano in considerazione questo processo, ma apparentemente dobbiamo ringraziarlo per la corretta quantità di carbonio che ha permesso l'evoluzione della biosfera terrestre come la conosciamo. "
In breve, la discrepanza tra la quantità di carbonio trovata nel materiale di roccia condritica e quella trovata sulla Terra può essere spiegata da un intenso riscaldamento nel sistema solare primordiale. Man mano che la Terra si formava da materiale cromato, il calore estremo provocava l'esaurimento del suo carbonio naturale. Oltre a far luce su ciò che è stato un mistero in corso in astronomia, questo studio offre anche nuove informazioni su come è iniziata la vita nel Sistema Solare.
Fondamentalmente, i ricercatori ipotizzano che gli eventi di riscaldamento del flash nel Sistema Solare interno potrebbero essere stati necessari per la vita qui sulla Terra. Se ci fosse stato troppo carbonio nel materiale primordiale che si è coalizzato nel nostro pianeta, il risultato avrebbe potuto essere un "overdose di carbonio". Questo perché quando il carbonio si ossida, forma anidride carbonica, un importante gas serra che può provocare un effetto di riscaldamento in fuga.
Questo è ciò che gli scienziati planetari credono sia accaduto a Venere, dove la presenza di CO2 abbondante - unita alla sua maggiore esposizione alle radiazioni solari - ha portato all'ambiente infernale che c'è oggi. Ma sulla Terra, la CO2 è stata rimossa dall'atmosfera dal ciclo carbonato di silicato, che ha permesso alla Terra di raggiungere un ambiente equilibrato e di supporto alla vita.
"Se almeno 100 volte più carbonio consentirebbe un'efficace rimozione del gas serra è discutibile quanto meno", ha affermato il dott. Trieloff. "Il carbonio non potrebbe più essere immagazzinato nei carbonati, dove oggi viene immagazzinata la maggior parte della CO2 terrestre. Questa quantità di CO2 nell'atmosfera provocherebbe un effetto serra così grave e irreversibile che gli oceani evaporerebbero e scomparirebbero ”.
È risaputo che la vita qui sulla Terra è basata sul carbonio. Tuttavia, sapere che le condizioni durante il primo Sistema Solare hanno impedito un sovradosaggio di carbonio che avrebbe potuto trasformare la Terra in una seconda Venere è sicuramente interessante. Mentre il carbonio può essere essenziale per la vita come lo conosciamo, troppo può significare la sua morte. Questo studio potrebbe anche tornare utile quando si tratta di cercare la vita in sistemi extra-solari.
Durante l'esame di stelle distanti, gli astronomi potevano chiedere: "le condizioni primordiali erano abbastanza calde nel sistema interno per prevenire un sovradosaggio di carbonio?" La risposta a questa domanda potrebbe essere la differenza tra trovare una Terra 2.0 o un altro mondo simile a Venere!
