从星尘到淡蓝色点:碳对地球的兴趣内部旅程

由原始圆盘包围的年轻明星

这是一个艺术家的印象,这是一个由一个由一个原始圆盘包围的年轻明星,其中行星正在形成。信贷:欧洲南部天文台

我们是由Stardust,俗话所作的,以及包括密歇根大学研究的一项研究发现,这可能比我们以前的想法更真实。

第一次研究,由U-M研究人员杰(杰基)李,并发表于此科学推进发现地球上的大部分碳可能从星际培养基中递送,该材料存在于星系中的星星之间的空间中。这种情况可能发生得很好,在原始盘之后,灰尘和气体的云笼罩着我们的年轻阳光,包含行星的积木,形成并加热。

碳也可能在阳光下的一百万年内被隔离成固体 - 这意味着碳,地球上的生命的骨干,幸存了一个星际的行星之旅。

此前,研究人员认为地球中的碳来自最初存在于内膜气体中的分子,然后当气体足够冷却时,该分子被抑制到岩石行星中,以使分子沉淀到分子。李和她的团队,其中包括U-M天文学家Edwin Bergin,加州理工学院的Geoffrey Blake,Fred Ciesla芝加哥大学明尼苏达大学的Marc Hirschmann指出,在这项研究中指出,携带碳的气体分子不会用于构建地球,因为一旦碳蒸发,它不会浓缩回到固体上。

全球阿波罗17

来自阿波罗17的图像,其他人喜欢它,捕获了整个水,土地和天气的全部半球。这张照片是南极冰盖的第一个视图。几乎是非洲的整个海岸线都可见,以及阿拉伯半岛。信用:美国宇航局

“冷凝模型已被广泛使用数十年。它假设在阳光形成过程中,所有地球的元素都蒸发,并且随着磁盘冷却,这些气体中的一些冷凝并将化学成分粘合并为固体供应的化学成分。但这对碳不起作用,“李市和环境科学部的教授李说。

以有机分子的形式递送大部分碳。然而,当碳蒸发时,它产生更加挥发物种,需要非常低的温度以形成固体。更重要的是,碳不会再次浓缩成有机形式。因此,李和她的团队推断大部分地球碳可能是直接从星际介质继承,避免完全蒸发。

为了更好地了解地球如何获得其碳,李估计最大数量的碳土可以包含。为此,她比较了地震波穿过核心的速度如何快速到核心的已知声速。这告诉研究人员认为碳可能占地球质量的百分之一。了解地球可能包含多少碳的上限告诉研究人员在此处递送碳时的信息。

“我们问了一个不同的问题:我们询问了地球核心中有多少碳,仍然与所有的限制符合,”贝尔申说,U-M天文学部教授和主席。“这里有不确定性。让我们拥抱不确定性,询问地球上有多少碳的真正上限是什么,这将告诉我们我们内心的真正景观。“

星球的碳必须以正确的比例存在,以支持我们所知道的生活。碳太多,地球的氛围会像金星,从阳光下捕获热量并保持约880度的温度华氏温度。碳太少,地球会类似于火星:不可避免的地方无法支持水性寿命,温度约为60。

在同一组作者的第二次研究中,但由明尼苏达大学的Hirschmann领导,研究人员看着当在早期形成期间的行星的小前体,在早期形成时,如何处理碳。通过检查这些体的金属核心,现在保留为铁陨石,他们发现在行星起源的这种关键步骤中,大部分碳必须丢失,因为行星熔体,形成核心和减肥。Hirschmann说,这是之前的思考。

“大多数模型都有碳和其他寿命,如水和氮从星云到原始岩石体,然后将这些人交付给了地球或火星的生长行星,”地球和环境科学教授Hirschmann说。“但这跳过了一个关键的步骤,在他们对行星上的行星之前,这个星球将失去大部分碳。”

Hirschmann的学习最近发表在国家科学院的诉讼程序

“这个星球需要碳来调节其气候并允许生活存在,但这是一个非常精致的东西,”贝尔格说。“你不想太少,但你不想过多。”

贝尔格说,两项研究都描述了两种不同方面的碳损失 - 并表明碳损失似乎是将地球建造为可居住的星球的核心方面。

“回答其他地方存在的地球样行星是否只能通过在天文学和地球化学等学科的交叉路口中工作,”地球物理学教授的教授CIESLA说。yabovip2021“虽然研究人员努力回答的方法和具体问题,但构建一个连贯的故事需要确定相互兴趣的主题,并找到弥合它们之间的知识间隙的智力差距的话题。这样做是挑战,但努力既促使和奖励。“

Blake是一名学习和Casomochemisty和行星科学教授的共同作者和化学,说这类跨学科工作至关重要。yabovip2021

他说:“在我们的银河系历史上,像地球这样的岩石行星或更大的岩石行星已经像太阳一样围绕着数亿次聚集了数亿次昼夜的赛季。”“我们可以更广泛地扩展这项工作来检查行星系统中的碳损失吗?这些研究将采取多元化的学者社区。“

参考:2021年4月2日,科学推进

该协同研究的资金来源包括国家科学基金会,美国宇航局“发展中国家的发展计划”,美国宇航局的新兴世界方案和美国宇航局的天线毒液计划。yabo124

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