Από το αστρόφυλλο στην απαλή μπλε κουκκίδα

Tο διαστρικό ταξίδι του άνθρακα στη Γη

Επιμέλεια: Νίκος  Μόσχοβος 

20:27:45,04/03/2021

Είμαστε φτιαγμένοι από αστερόσκονη δε  λέει το ρητό κι άρα προερχόμαστε από το διάστημα;

Τώρα  ένα ζεύγος μελετών, συμπεριλαμβανομένων των ερευνητικών ευρημάτων του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν μας δείχνει πως  αυτό μπορεί να είναι πιο αληθινό από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως.

Ο άνθρακας και η Γη 

Η πρώτη μελέτη, είχε επικεφαλής την  ερευνήτρια και καθηγήτρια των Γήινων και Πλανητικών Επιστημών Jie (Jackie) Li και δημοσιεύθηκε στο  περιοδικό «Science Advances». Η μελέτη  διαπιστώνει ότι το μεγαλύτερο μέρος του άνθρακα στη Γη παραδόθηκε πιθανότατα  από το διαστρικό μέσο, ​​το υλικό που υπάρχει στο διάστημα μεταξύ των άστρων σε ένα γαλαξία. Αυτό πιθανότατα συνέβη πολύ μετά από το πρώτο πλανητικό δίσκο,  δηλαδή το νέφος σκόνης και αερίου που περίβαλλε τον νεαρό  τότε ήλιο και περιείχε τα δομικά στοιχεία των πλανητών Η σκόνη και το αέριο  θερμάνθηκαν και σχηματίστηκαν.

Ο άνθρακας αποσπάστηκε πιθανότατα σε στερεά μέσα σε ένα εκατομμύριο χρόνια από τη γέννηση του ήλιου. Πράγμα που σημαίνει ότι ο άνθρακας, η ραχοκοκαλιά της ζωής στη γη, επέζησε από ένα διαστρικό ταξίδι στον πλανήτη μας.

Προηγουμένως, οι ερευνητές πίστευαν ότι ο άνθρακας στη Γη προήλθε από μόρια που ήταν αρχικά παρόντα σε νεφελώδες αέριο και τα οποία στη συνέχεια προστέθηκαν σε έναν βραχώδη πλανήτη, όταν τα αέρια ήταν αρκετά δροσερά για να καταβυθιστούν τα μόρια.  Την ερευνητική  ομάδα της κ Li αποτελούν  ο αστρονόμος  Edwin Bergin, ο  Geoffrey Blake του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας, ο  Fred Ciesla του Πανεπιστημίου του Σικάγο  και  ο  Marc Hirschmann του Πανεπιστημίου της Μινεσότα.

Το μοντέλο συμπύκνωσης

«Το μοντέλο συμπύκνωσης χρησιμοποιείται ευρέως εδώ και δεκαετίες. Υποθέτει ότι κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του ήλιου κι όλα τα στοιχεία του πλανήτη εξατμίστηκαν. Τότε  ο δίσκος ψύχθηκε και  μερικά από αυτά τα αέρια συμπυκνώθηκαν και προμήθευαν χημικά συστατικά σε στερεά σώματα. Αλλ’  αυτό δεν λειτουργεί για  τον άνθρακα», εξήγησε η κ.Li.

Μεγάλο μέρος του άνθρακα παραδόθηκε στον δίσκο με τη μορφή οργανικών μορίων. Ωστόσο, όταν ο άνθρακας εξατμίζεται,  τότε παράγει πολύ περισσότερα πτητικά είδη που απαιτούν πολύ χαμηλές θερμοκρασίες για να σχηματίσουν στερεά. Το πιο σημαντικό είναι ότι ο άνθρακας δεν συμπυκνώνεται ξανά σε οργανική μορφή. Η κ.Li και τα μέλη της ερευνητικής ομάδας  συνήγαγαν το  ότι το μεγαλύτερο μέρος του άνθρακα της Γης  κληρονομήθηκε πιθανότατα απευθείας από το διαστρικό μέσο, ​​αποφεύγοντας εξ ολοκλήρου την εξάτμιση!

Μάλιστα,  η κ. Li υπολόγισε τη μέγιστη ποσότητα άνθρακα που θα μπορούσε να περιέχει η Γη. Για να το κάνει αυτό, συνέκρινε πόσο γρήγορα ένα σεισμικό κύμα ταξιδεύει μέσω του πυρήνα με τις γνωστές ταχύτητες ήχου . Αυτό έδειξε στους ερευνητές ότι ο άνθρακας  αποτελεί πιθανώς  το λιγότερο από το 50%  της μάζας της Γης. Η κατανόηση των ανώτερων ορίων της ποσότητας του  άνθρακα, που μπορεί να περιέχει η Γη,  κατέδειξε στους ερευνητές και  πληροφορίες σχετικά με το χρόνο της παράδοσης του  άνθρακα στην υδρόγειο.

Η διαφορετική ερώτηση

«Κάναμε μια διαφορετική ερώτηση: Ρωτήσαμε  πόσα μόρια άνθρακα θα μπορούσαμε να γεμίσουμε  τον πυρήνα της Γης, ώστε να είμαστε συνεπείς με όλους τους περιορισμούς; Εδώ υπάρχει μία αβεβαιότητα . Ας αγκαλιάσουμε την αβεβαιότητα για να ρωτήσουμε ποια είναι τα αληθινά ανώτατα όρια για το ποσότητα του άνθρακα, που είναι πολύ βαθιά στη Γη και αυτό θα μας πει το πραγματικό τοπίο που βρισκόμαστε», τόνισε ο καθηγητής και πρόεδρος του Τμήματος Αστρονομίας του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν, Edwin Bergin.

Ο άνθρακας ενός πλανήτη πρέπει να υπάρχει στη σωστή αναλογία για να υποστηρίξει τη ζωή, όπως τη γνωρίζουμε.Αν είχαμε υπερβολικό άνθρακα, τότε η ατμόσφαιρα της Γης θα μπορούσε   μοιάζει με την Αφροδίτη, παγιδεύοντας τη θερμότητα από τον ήλιο και διατηρώντας μια θερμοκρασία  στους 880 βαθμούς Φαρενάιτ (471 βαθμοί Κελσίου).  Αν είχαμε πολύ λίγος άνθρακας, τότε η Γη θα μοιάζει με τον Άρη. Θα ήταν  ένα αφιλόξενο μέρος που δεν μπορεί να υποστηρίξει τη ζωή με βάση το νερό, με θερμοκρασίες περίπου στους -60 βαθμούς.

Η δεύτερη μελέτη 

Σε μια δεύτερη μελέτη της ίδιας ομάδας συγγραφέων,  με επικεφαλής τον καθηγητή Marc Hirschmann του Πανεπιστημίου της Μινεσότα, εξέτασαν  οι ερευνητές  τον τρόπο επεξεργασίας του άνθρακα όταν οι μικροί πρόδρομοι των πλανητών (σ.σ. τα πλανητικά πλάσματα)  διατηρούσαν τον άνθρακα κατά τον πρώιμο σχηματισμό τους. Εξετάζοντας τους μεταλλικούς πυρήνες αυτών των σωμάτων, που σήμερα διατηρούνται ως μετεωρίτες σιδήρου, διαπίστωσαν ότι κατά τη διάρκεια αυτού του βασικού βήματος  της πλανητικής προέλευσης, ένα μεγάλο μέρος του άνθρακα πρέπει να χαθεί. Αυτό συμβαίνει, επειδή  τα πλανητικά πλάσματα λιώνουν, σχηματίζουν πυρήνες και χάνουν αέριο. «Αυτό ενισχύει την προηγούμενη σκέψη», τόνισε ο  καθηγητής Γήινων  και περιβαλλοντικών επιστημών κ. Hirschmann, ο οποίος πρόσθεσε:

«Τα περισσότερα μοντέλα έχουν τον άνθρακα και άλλα απαραίτητα για τη ζωή υλικά, όπως  είναι το νερό και το άζωτο που πηγαίνουν από το νεφέλωμα σε πρωτόγονα βραχώδη σώματα, και αυτά στη συνέχεια παραδίδονται σε αναπτυσσόμενους πλανήτες,  όπως  είναι η Γη ή ο Άρης. Αυτό, όμως,  παραλείπει ένα βασικό βήμα κατά το οποίο τα πλανητικά πλάσματα χάνουν μεγάλο μέρος του άνθρακα,  προτού συσσωρευτούν στους πλανήτες».

Η μελέτη του  καθηγητή κ. Hirschmann δημοσιεύθηκε πρόσφατα στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών.

Η επέκταση της έρευνας 

«Ο πλανήτης χρειάζεται άνθρακα για να ρυθμίσει το κλίμα του και να επιτρέψει τη ζωή, αλλά  αυτό είναι ένα πολύ λεπτό πράγμα. Δε θέλεις να έχεις πολύ λίγα, αλλά δε θέλεις να έχεις πάρα πολλά.Οι δύο μελέτες περιγράφουν και τις δύο διαφορετικές πτυχές της απώλειας άνθρακα , ενώ  υποδηλώνουν ότι η απώλεια άνθρακα φαίνεται να είναι μια κεντρική πτυχή στην κατασκευή της Γης ως κατοικήσιμου πλανήτη», δημοσιοποίησε ο αστρονόμος κ.Bergin

«Η απάντηση στο εάν υπάρχουν αλλού πλανήτες που μοιάζουν με τη Γη  μπορεί να επιτευχθεί μόνο μέσω της διασταύρωσης των  κλάδων, όπως  είναι η αστρονομία και η γεωχημεία. Οι προσεγγίσεις και τα συγκεκριμένα ερωτήματα που οι ερευνητές εργάζονται για να απαντήσουν διαφέρουν μεταξύ των τομέων, αλλά η οικοδόμηση μιας συνεκτικής ιστορίας απαιτεί τον εντοπισμό των θεμάτων αμοιβαίου ενδιαφέροντος και την εξεύρεση τρόπων για να γεφυρωθούν τα διανοητικά κενά μεταξύ τους. Το να το κάνουμε αυτό είναι μια πρόκληση,  αλλά η προσπάθεια είναι τόσο ενθαρρυντική και μπορεί να μας ανταμείψει», επισήμανε ο καθηγητής γεωφυσικών επιστημών του Πανεπιστημίου του Σικάγο Fred Ciesla.

Ο  καθηγητής κοσμοχημείας και πλανητικής επιστήμης και χημείας του Iνστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας  Caltech- έτερος συγγραφέας των δύο μελετών ,Geoffrey Blake  υπογράμμισε  ότι «αυτό το είδος διεπιστημονικής εργασίας είναι κρίσιμο.Κατά τη διάρκεια της ιστορίας του γαλαξία μας, μόνο βραχώδεις πλανήτες σαν τη  Γη ή λίγο μεγαλύτεροι συγκεντρώθηκαν εκατοντάδες εκατομμύρια φορές γύρω από αστέρια,όπως  είναι ο Ήλιος. Μπορούμε να επεκτείνουμε αυτήν την εργασία για να εξετάσουμε ευρύτερα την απώλεια του άνθρακα στα πλανητικά συστήματα; Μια τέτοια έρευνα θα απαιτούσε μια διαφορετική κοινότητα μελετητών».

Οι πηγές χρηματοδότησης αυτής της συλλογικής έρευνας περιλαμβάνουν το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των Η.Π.Α. και τα Προγράμματα  Έρευνας των Εξωπλανητών, των Αναδυόμενων Κόσμων, καθώς και Αστροβιολογίας της NASA.

©Τypologos.com 2021