俗话说,我们是由星尘组成的。包括密歇根大学在内的两项研究发现,这可能比我们之前认为的更真实。
第一项研究由密歇根大学的研究员Jie (Jackie) Li领导,发表在《科学进展》杂志上。该研究发现,地球上的大部分碳可能来自星际介质,这种物质存在于星系中恒星之间的空间中。这很可能发生在原行星盘形成并升温之后很久。原行星盘是围绕我们年轻的太阳运转的尘埃和气体云,包含了行星的基本组成部分。
碳也可能在太阳诞生后的100万年里被封存在固体中——这意味着地球上生命的支柱——碳在星际旅行中幸存了下来。
以前,研究人员认为地球上的碳来自于最初存在于星云气体中的分子,当气体冷却到足以使分子沉淀时,这些分子就会聚集成一颗岩态行星。李和她的团队,其中包括密歇根大学天文学家埃德温的祈祷,加州理工学院的杰弗里·布莱克,弗雷德Ciesla芝加哥大学的对赫斯曼明尼苏达大学的公司和马克,在这项研究中指出,携带碳的气体分子不会用于构建地球碳蒸发,因为一次不压缩回固体。
“凝结模型已经被广泛应用了几十年。它假设在太阳形成的过程中,杏耀代理地球上所有的元素都蒸发了,随着圆盘的冷却,一些气体凝结并为固体提供化学成分。但这对碳不起作用,”密歇根大学地球与环境科学系教授李教授说。
大部分碳以有机分子的形式被输送到圆盘上。然而,当碳被蒸发时,它会产生挥发性更强的物质,需要非常低的温度才能形成固体。更重要的是,碳不会再次凝结成有机形式。因此,李和她的团队推断,地球上的大部分碳很可能直接继承自星际介质,避免了完全的蒸发。
为了更好地理解地球是如何获取碳的,Li估计了地球能包含的最大碳量。为此,她比较了地震波通过地核的速度和已知地核的声速。这告诉研究人员,碳可能只占地球质量的不到0.5%。了解地球碳含量的上限可以让研究人员了解碳可能在什么时候到达这里。
“我们问了一个不同的问题:我们问的是,你可以在地核中填入多少碳,同时仍然符合所有的限制条件,”伯金说,他是密歇根大学天文系的教授和主席。“这里有不确定性。让我们拥抱不确定性,问问地球深处碳含量的真正上限是什么,这将告诉我们我们所处的真实环境。”
正如我们所知,一颗行星的碳必须以适当的比例存在,才能维持生命。如果碳含量过多,地球的大气层就会像金星一样,吸收来自太阳的热量,
杏耀平台经营之道 ,并保持大约880华氏度的温度。如果碳含量太少,地球就会像火星一样:一个不适宜居住的地方,无法支持以水为基础的生命,温度在零下60度左右。
在另一项由明尼苏达大学赫希曼领导的研究中,杏耀注册研究人员观察了当行星的小前体——星子——在其形成早期保留碳时,碳是如何被处理的。通过检查这些星体的金属核(现在保存为铁陨石),他们发现在行星起源的关键步骤中,大部分的碳在星子熔化、形成核和失去气体的过程中丢失了。赫希曼说,这颠覆了之前的想法。
地球和环境科学教授赫希曼说:“大多数模型都含有碳和其他生命必需物质,如水和氮,它们从星云进入原始岩石体,然后被输送到不断生长的行星,如地球或火星。”“但这跳过了一个关键步骤,即星子在吸积到行星上之前会失去大部分的碳。”
“地球需要碳来调节气候,让生命得以生存,但这是一件非常微妙的事情,”伯金说。“你不想拥有的太少,但你也不想拥有的太多。”
Bergin说,这两项研究都描述了碳损失的两个不同方面,并指出碳损失似乎是构建地球作为一个宜居星球的一个核心方面。
“要回答在其他地方是否存在类地行星,只能通过天文学和地球化学等学科的交叉研究,”加州大学地球物理科学教授西斯拉说。虽然不同领域的研究人员所要解决的方法和具体问题各不相同,但构建一个连贯的故事需要确定共同感兴趣的主题,并找到弥合彼此之间智力差距的方法。这样做很有挑战性,但这种努力既令人兴奋,也能获得回报。”
布莱克是这两项研究的共同作者,也是加州理工学院宇宙化学、行星科学和化学教授,他说这种跨学科的工作至关重要。
他说:“仅在我们银河系的历史上,像地球或更大一点的岩石行星已经围绕像太阳这样的恒星聚集了数亿次。”“我们能否将这项工作扩展到更广泛地检测行星系统中的碳损失?”这样的研究将需要一个多元化的学者群体。”