根据星云假说，太阳和太阳系行星在46亿年前由大量的尘埃和气体云形成。这始于太阳在中心形成，剩下的原料形成原始行星盘，原始行星盘是行星形成的地方。而在太阳系外行星很大程度上是由气体组成的气态巨行星，而那些接近太阳的行星则由硅酸盐矿物和金属组成。

    尽管拥有一个很好的假说知道这一切是如何产生，太阳系行星在数十亿年内是具体如何形成的和演化的仍受争论。在一项新的研究中，海德堡大学的两个研究人员认为碳在地球的形成和生命的产生与演变扮演着关键角色。

    他们的研究成果“早期太阳星云碳尘埃的空间分布和星子碳含量”最近发表在《Astronomy and Astrophysics》杂志上。这项研究是由海德堡大学理论天体物理学研究所的Hans-Peter Gail和海德堡地球科学研究所的Mario Trieloff和研究天体化学的Klaus-Tschira-Laboratory完成。

    两人研究元素碳——地球生命的关键元素——在行星形成中扮演的角色。从本质上说，科学家们认为在早期太阳系——当它仍然是一个巨大的尘埃和气体时——富含碳的物质从太阳系外向内太阳系分布。

    艾伦德陨星的一片硅酸盐小球

    在“霜线”外——挥发物如水，氨和甲烷凝结成冰，包含冰冻碳化合物的小星体形成。就像水为何遍布在整个太阳系一样，这些小星体被赶出他们的轨道，朝着太阳方向运动，向星子散布挥发性物质，最终会成长成为类地行星。

    然而，形成地球的原始材料球粒陨石的碳比较罕见，这的原因仍然是个谜。共同作者Trieloff教授在海德堡大学的新闻发布会上解释道：

    “在地球上，碳是相对罕见的元素。主要在接近地球表面富集，仅仅占地球上的物质总量不到百万分之一。然而，在原始的彗星，碳的比例可以百分之十或更多。”

    太阳系形成早期

    “大部分的小行星和彗星的碳为长链分支分子，只在非常高的温度才可蒸发，” 该研究的第一Grail博士补充说。“基于标准的在太阳和行星的起源之地太阳星云模拟碳反应的模型，地球和其他类地行星的含碳量应该是现在100倍。”

    为了解决这个问题，两位科学家建造了一个模型，该模型假定发生了一个短期瞬间加热事件——太阳加热原生行星盘——导致这种差异。他们还假设认为在小星子和类地行星最终形成之前太阳系内部的所有物质加热到1300至1800°C的高温。

    Grail和Trieloff博士相信的证据在于陨石形成的熔滴，称为陨石球粒。陨石球粒在很大程度上没有碳元素。他们声称，这是由于陨石球粒在形成陨石之前由于一瞬间加热的结果。正如Grail博士表示:

    “只有来自陨石球粒峰值温度的形成模型可以解释今天行星内部的低碳现象。以前的模型没有考虑到这一过程，但我们显然需要感谢适当含量的碳，使地球的生物圈的进化。”

    简而言之，球粒状陨石材料和地球之间碳的含量差异可以解释为可以解释原始太阳系的酷热。地球由球粒状陨石形成材料，高温导致它自身的碳被耗尽。这除了揭示在天文学一个神秘现象，本研究还为太阳系的生命如何开始的提供了新的见解。

    基本上，研究人员推测，太阳系内部的瞬间加热事件可能是地球生命起源的必要条件。可以使碳合并成地球的原始材料，结果可能是一个“碳过量”。这是因为当碳被氧化，形成二氧化碳，一个主要的温室气体，会导致加热效果失控。

    行星科学家们认为这是正在金星上发生的事，由于丰富的二氧化碳的存在——结合暴露于太阳辐射导致了今天的金星有地狱般的环境。但在地球上，大气中的二氧化碳被硅酸盐-碳酸盐循环，使得地球实现平衡和维持生命的环境。

    “如果地球增加100倍碳含量，地球是将不能有效的去除温室气体，”Trieloff博士说。“碳可能不再是像今天大部分的二氧化碳存形式一样储于碳酸盐，在大气中这么多的二氧化碳会导致这样一个严重的和不可逆转的温室效应，海洋会蒸发和消失。”

    太阳系附近类金星

    一个众所周知的事实是生活在地球的生命以碳为基础。然而，知道在太阳系早期防止了过量的碳，避免将地球变成了一个金星肯定是有趣的。而正如我们所知，碳对生命可能是必要的，但是太多也会意味着死亡。这项研究也可以在寻找太阳系外的生命系统中派上用场的时候。