Menurut Hipotesis Nebular, Matahari dan planet-planet terbentuk 4,6 miliar tahun yang lalu dari awan debu dan gas raksasa. Ini dimulai dengan Matahari terbentuk di tengah, dan bahan yang tersisa membentuk piringan protoplanet, dari mana planet-planet terbentuk. Sedangkan planet-planet di Tata Surya luar sebagian besar terdiri dari gas (yaitu Giants Gas), yang lebih dekat ke Matahari yang terbentuk dari mineral silikat dan logam (mis. Planet terestrial).
Meskipun memiliki gagasan yang cukup bagus tentang bagaimana semua ini terjadi, pertanyaan tentang bagaimana tepatnya planet-planet Tata Surya terbentuk dan berevolusi selama miliaran tahun masih menjadi bahan perdebatan. Dalam sebuah studi baru, dua peneliti dari Universitas Heidelberg mempertimbangkan peran yang dimainkan oleh karbon dalam pembentukan Bumi dan kemunculan dan evolusi kehidupan.
Studi mereka, "Distribusi Spasial Debu Karbon di Nebula Matahari Awal dan Kandungan Karbon Planetesimal", baru-baru ini muncul di jurnal Astronomi dan Astrofisika. Studi ini dilakukan oleh Hans-Peter Gail, dari Institute for Theoretical Astrophysics di University of Heidelberg, dan Mario Trieloff - dari Institut Ilmu Bumi Heidelberg dan Laboratorium Klaus-Tschira untuk Laboratorium Kosmokimia.
Demi penelitian mereka, pasangan ini mempertimbangkan apa peran unsur karbon - yang penting bagi kehidupan di Bumi - yang dimainkan dalam pembentukan planet. Pada dasarnya, para ilmuwan berpendapat bahwa pada masa-masa awal Tata Surya - ketika masih berupa awan debu dan gas raksasa - bahan-bahan kaya karbon didistribusikan ke Tata Surya bagian dalam dari Tata Surya bagian luar.
Di luar "Frost Line" - tempat volatil seperti air, amonia dan metana dan mampu mengembun menjadi es - tubuh yang mengandung senyawa karbon beku terbentuk. Sama seperti bagaimana air didistribusikan ke seluruh Tata Surya, bahwa benda-benda ini diduga dikeluarkan dari orbitnya dan dikirim ke Matahari, mendistribusikan bahan-bahan yang mudah menguap ke planet-planet yang akhirnya akan tumbuh menjadi planet terestrial.
Namun, ketika seseorang membandingkan jenis meteor yang mendistribusikan materi primordial ke Bumi - alias. meteorit chondrite - orang memperhatikan perbedaan tertentu. Pada dasarnya, karbon relatif jarang di Bumi dibandingkan dengan batuan purba ini, alasan yang tetap menjadi misteri. Trieloff, yang merupakan rekan penulis studi ini, menjelaskan dalam siaran pers Universitas Heidelberg:
“Di Bumi, karbon adalah elemen yang relatif jarang. Ia diperkaya dekat dengan permukaan Bumi, tetapi sebagai bagian dari total materi di Bumi, ia hanyalah setengah dari 1/1000. Namun, di komet primitif, proporsi karbon bisa sepuluh persen atau lebih. ”
“Sebagian besar karbon dalam asteroid dan komet ada dalam rantai panjang dan molekul bercabang yang hanya menguap pada suhu yang sangat tinggi,” tambah Dr. Grail, penulis utama studi tersebut. "Berdasarkan model standar yang mensimulasikan reaksi karbon dalam nebula matahari tempat matahari dan planet-planet berasal, Bumi dan planet-planet terestrial lainnya harus memiliki karbon hingga 100 kali lebih banyak."
Untuk mengatasinya, kedua peneliti membangun sebuah model yang mengasumsikan bahwa peristiwa pemanasan kilat berdurasi pendek - di mana Matahari memanaskan cakram protoplanet - bertanggung jawab atas perbedaan ini. Mereka juga berasumsi bahwa semua materi di Tata Surya bagian dalam dipanaskan hingga suhu antara 1.300 dan 1.800 ° C (2372 hingga 3272 ° F) sebelum planetesimal kecil dan planet terestrial akhirnya terbentuk.
Grail dan Trieloff percaya bukti untuk ini terletak pada butir bulat di meteorit yang terbentuk dari tetesan cair - yang dikenal sebagai chondrules. Tidak seperti meteorit chondrite, yang dapat terdiri dari karbon hingga beberapa persen, chondrules sebagian besar terkuras dari elemen ini. Ini, menurut mereka, adalah hasil dari peristiwa pemanasan kilat yang sama yang terjadi sebelum chondrules dapat terbentuk untuk membentuk meteorit. Seperti yang ditunjukkan Dr. Gail:
“Hanya lonjakan suhu yang berasal dari model formasi chondrule yang dapat menjelaskan jumlah rendah karbon saat ini di planet bagian dalam. Model-model sebelumnya tidak memperhitungkan proses ini, tetapi kami tampaknya harus berterima kasih atas jumlah karbon yang benar yang memungkinkan evolusi biosfer Bumi seperti yang kita kenal. "
Singkatnya, perbedaan antara jumlah karbon yang ditemukan dalam material batuan chondritic dan yang ditemukan di Bumi dapat dijelaskan dengan pemanasan yang intens di Tata Surya purba. Ketika Bumi terbentuk dari bahan chrondritic, panas yang ekstrem menyebabkannya kehabisan karbon alami. Selain menjelaskan apa yang telah menjadi misteri yang sedang berlangsung dalam astronomi, penelitian ini juga menawarkan wawasan baru tentang bagaimana kehidupan di Tata Surya dimulai.
Pada dasarnya, para peneliti berspekulasi bahwa peristiwa pemanasan kilat di Tata Surya bagian dalam mungkin diperlukan untuk kehidupan di Bumi. Seandainya ada terlalu banyak karbon dalam bahan primordial yang bergabung ke planet kita, hasilnya bisa menjadi "overdosis karbon". Ini karena ketika karbon teroksidasi, ia membentuk karbon dioksida, gas rumah kaca utama yang dapat menyebabkan efek pemanasan yang tidak terkendali.
Inilah yang diyakini oleh para ilmuwan planet terhadap Venus, di mana keberadaan CO2 yang melimpah - dikombinasikan dengan peningkatan paparan radiasi Matahari - menyebabkan lingkungan neraka yang ada di sana saat ini. Tetapi di Bumi, CO2 dikeluarkan dari atmosfer oleh siklus silikat-karbonat, yang memungkinkan Bumi untuk mencapai lingkungan yang seimbang dan berkelanjutan.
"Apakah 100 kali lebih banyak karbon akan memungkinkan penghilangan efektif gas rumah kaca itu dipertanyakan, paling tidak," kata Dr. Trieloff. “Karbon tidak lagi dapat disimpan dalam karbonat, di mana sebagian besar CO2 Bumi disimpan hari ini. Banyaknya CO2 di atmosfer ini akan menyebabkan efek rumah kaca yang sangat parah dan tidak dapat dipulihkan sehingga lautan akan menguap dan menghilang. ”
Adalah fakta yang terkenal bahwa kehidupan di Bumi ini berbasis karbon. Namun, mengetahui bahwa kondisi selama Tata Surya awal mencegah overdosis karbon yang bisa mengubah Bumi menjadi Venus kedua tentu menarik. Sementara karbon mungkin penting untuk kehidupan seperti yang kita ketahui, terlalu banyak dapat berarti kematiannya. Studi ini juga bisa berguna ketika datang untuk mencari kehidupan di tata surya ekstra.
Ketika memeriksa bintang yang jauh, para astronom dapat bertanya, "apakah kondisi primordial cukup panas di sistem bagian dalam untuk mencegah overdosis karbon?" Jawaban atas pertanyaan itu bisa berupa perbedaan antara menemukan Bumi 2.0, atau dunia seperti Venus lainnya!
