Csillagközi porszemcsékből alakult ki a Föld széntartalma?

2455

Egy amerikai kutatócsoport friss eredményei alapján a Föld széntartalma nem a Naprendszer ősködében újraszilárdult anyagból, hanem a csillagközi térből eleve szilárd formában érkező szemcsék alakjában épülhetett bele fiatal bolygónk anyagába.

Bár a legtöbb kutató szerint a Naprendszer általánosan elfogadott bolygókeletkezési elméletének is vannak még hiányosságai, ennek egyes fejezeteit alapvetően mindenki helyesnek gondolja. Ezek közé tartozik az az összkép is, hogy a kőzetbolygók építőköveiként szolgáló elemek mind részei voltak a Naprendszer szülő-gázfelhőjének. A kezdetben vegyes összetételű (gázból és porból álló) anyag szilárd komponensei a Nap csillaggá válása során (miközben a felhő magja folyamatosan húzódott össze, a hőmérséklet pedig az egész felhőben emelkedett) nagyrészt szublimáltak, majd miután a korong anyaga hűlni kezdett, a gáz halmazállapotú anyag egy részéből újra szilárd szemcsék alakultak ki (kondenzálódtak), amelyek a feltevések szerint egyre nagyobb darabokká összeállva végül a bolygócsírák (planetezimálok) létrejöttéhez vezettek.

Úgy tűnik azonban, hogy a folyamat nem minden alkotóelem esetében mehetett végbe a fentebb vázolt formában. Egy, a Michigani és a Minnesotai Egyetem kutatói által vezetett csoport a közelmúltban két publikációt is közölt arról, hogy szerintük a Föld széntartalmának eredete az új vizsgálatok fényében kétségessé vált. Jelenlegi ismereteink szerint a szén többnyire szerves molekulák formájában volt jelen a Naprendszer ősködében, amik elpárolgás után illékony (azaz csak viszonylag alacsony hőmérsékleten újrakondenzálódni képes) anyaggá alakultak át. Jie Li (Michigani Egyetem) és munkatársai számításai szerint az első, kb. 1 millió éves szakaszban (akkréciós fázis) a földpálya távolságában csak a magasabb olvadáspontú anyagok (pl. szilikátok) tudtak hatékonyan újrakondenzálódni, míg a szén csak ezt követően, az ún. sugárzás-dominált fázisban kerülhetett a formálódó Föld anyagába, mégpedig főként a párolgási folyamatokból kimaradt, a Naprendszer ősködébe eleve szilárd halmazállapotúként bekerült csillagközi porszemcsék alakjában.

A szilárd és gáz halmazállapotú szén választóvonalát jelző rózsaszín vonal a Naprendszer legkorábbi (akkréciós) fázisában (alul), illetve kb. 1 millió évvel később, az ún. sugárzás-dominált szakaszban (felül). A korai szakaszban a határfelület a Föld pályájánál jóval kijjebb volt, ekkor csak a magasabb olvadáspontú anyagok (pl. szilikátok) kondenzálódhattak ki formálódó bolygónk környezetében. Később már a sötétkékkel jelölt, szénben gazdag szemcsék is be tudtak épülni bolygónk anyagába; ezek a friss eredmények szerint főként a kezdeti párolgási folyamatokból kimaradt, a Naprendszer ősködébe eleve szilárd halmazállapotúként bekerült csillagközi porszemcsék lehettek (a kép forrás: Li és mtsai, Science Advances, 2021, 7, 14).

Li, M. Hirschmann (Minnesotai Egyetem) és kollégáik további vizsgálatokat és modellezéseket is végeztek a bolygócsírák és a fiatal Föld belsejében lévő szén mennyiségének időbeli változásával kapcsolatban. Arra jutottak, hogy a planetezimálokba beépült szén egy része azok formálódása, olvadása és bolygókká összeállása során elillant, ami némiképp szintén ellentmond a korábbi eredményeknek. Mivel a korai széntartalom fontos szerepet játszik a bolygók későbbi jellegének, egyúttal akár az életre alkalmas körülmények kialakulásában, a kérdéskör további vizsgálata kulcsfontosságú lehet mind a saját Naprendszerünk, mind más csillagok bolygókeletkezési folyamatainak kellő mélységű megismeréséhez.

Forrás: Science Daily, 2021.04.02.

Hozzászólás

hozzászólás