李洁:地球上的大部分碳可能来自星际物质

中国北京时间 5 月 27 日信息，“暗淡蓝点”（Pale Blue Dot）是一张由旅者 1 号拍攝的知名地球照片，表明了地球飘浮在太阳系行星黑暗的情况中。有一种叫法是，我们是由星际帝国浮尘组成的。最近的二项研究发觉，这一叫法很有可能比大家以前觉得的更贴近客观事实。

第一项研究由密歇根大学地球与自然环境科学系专家教授李洁 [Jie （Jackie） Li] 领导干部，发布在《科学进展》（Science Advances）杂志期刊上。该研究发觉，地球上的绝大多数碳很有可能来源于星际帝国化学物质，而这一全过程很可能产生在原行星盘产生并提温好长时间以后。星际帝国化学物质就是指存有于星球中行星系统软件中间的外太空化学物质和辐射源，而原行星盘是紧紧围绕初期太阳光运行的浮尘和气体云，在其中包括了行星的基本上构成部分。

▲一颗年青行星的想像图，这时其周边是一个已经产生行星的原行星盘。图片出处：欧洲地区南方地区天文台认证

碳也很有可能在太阳光问世后的 100 萬年里被保存在固态中，这代表着，碳在历经了悠长的星际旅行以后，才最后抵达了地球，并变成地球生命的关键构成原素。

先前，研究工作人员觉得地球上的碳来自于最开始存有于星轨汽体中的分子结构；当星轨汽体制冷到足够使这种分子结构地基沉降时，他们便会凝聚力成一颗岩层行星。李洁专家教授的精英团队（包含密歇根大学、加州理工大学、芝加哥大学和明尼苏达高校的研究者）在此项研究中强调，星轨中带上碳的汽体分子结构并不会用以搭建地球，由于碳在挥发以后并不会缩小回固态。

李洁专家教授说：“凝聚力实体模型早已被广泛运用了几十年。该实体模型假定，在太阳光产生的全过程中，地球上全部的原素都挥发了，而伴随着原行星盘的制冷，一些汽体逐渐凝固，并为行星固态一部分给予成分。但对碳来讲，状况并不是这样。”

▲强仕 17 号每日任务拍攝的地球照片，展现了全部半球型的水、陆上和云彩状况。该照片第一次呈现了南极冰盖，及其基本上全部非州的海域和阿拉伯半岛。图片出处：美国国家航空航天局

绝大多数碳以有机分子的方式被传至原行星盘上。殊不知，当碳挥发时，会造成挥发物更强的化学物质，必须极低的溫度才可以产生固态。更关键的是，碳不容易再度凝固成有机化学方式。因而，李洁专家教授的精英团队推论，地球上的绝大多数碳很可能立即来源于星际帝国化学物质，并沒有所有历经挥发全过程。

为了更好地能够更好地了解地球怎样获得这种碳，李洁专家教授可能了地球能包括的较大 碳含量。因此，她较为了地震数据根据地心的速率和已经知道地心的波速。研究工作人员发觉，碳很有可能只占地球品质的不上 0.5%。掌握地球碳含量的限制有利于掌握碳很有可能在什么时候抵达地球。

“大家问了一个不一样的难题：你能在地心中填写是多少碳，另外仍合乎全部的限定标准，”密歇根大学天文系专家教授兼教务长埃德温・伯金说，“这儿存有可变性。我们要接受这类可变性，掌握地球最深处碳含量的真真正正限制是啥，这将告知大家所处自然环境的具体情况。”

如同大家孰知，一颗行星务必带有适度占比的碳，才可以保持生命。假如碳含量过高，地球的地球大气层便会像金星一样，消化吸收来源于太阳光的发热量，并维持大概 470 ℃的高溫；假如碳含量过低，地球便会像火花一样，变成一个不适合存活的地区，没法适用以水为基本的生命，平均气温在零下 55 ℃上下。

▲知名的“暗淡蓝点”照片，它是旅者 1 号在 64 亿千米外拍攝的地球照片，由此可见地球仅仅太阳光光线上一个微不足道的“暗淡蓝点”（图上人力再加上了白圈）

在另一项由明尼苏达高校的地球和环境生态工程专家教授马可・赫希曼所领导干部的研究中，研究工作人员剖析了行星的小型磷酸激酶，即说白了的微行星（planetesimal）在产生初期怎样对是碳元素开展解决，以将其保存出来。根据查验这种微行星的金属核（现如今早已变为铁陨石的方式），她们发觉，在行星发源的这一关键因素中，绝大多数的碳在微行星熔融、产生关键并丧失汽体的全过程中遗失了。赫希曼强调，这颠复了以前的见解。

“大部分实体模型都觉得碳和别的生命必不可少化学物质，似水和N2等，都是以星轨进到初始的微行星岩层体，随后被传至持续生长发育的行星，如地球或火花，”赫希曼说，“但这种实体模型绕过了一个关键因素，即微行星在吸积到行星以前，会丧失绝大多数的碳。”

赫希曼等的研究发布在最近的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

“地球必须碳来调整气侯，让生命得到存活，但它是一件十分细微的事儿，”埃德温・伯金说，“碳的含量不可以太少，但也不可以过多。”他还表明，这两项研究叙述了碳损害的2个不一样层面，而且说明碳损害好像在地球变成一个宜居星球的全过程中，充分发挥着主导作用。

“要回应宇宙空间中别的地区是不是存有类地行星的难题，只有根据天文学和地球有机化学等课程的交叉式研究。”美国加州大学地球物理学科学研究专家教授马尔基・里亚斯拉说，“虽然不一样行业的研究工作人员所获得的进度和所需处理的实际难题不尽相同，但搭建一个连贯性的小故事必须寻找一同有兴趣的主题风格，并寻找消弭相互之间专业知识差别的方式。那样做很有趣味性，但这类勤奋既令人激动，也将产生收益。”

杰弗里・赛尔号迪恩是这两项研究的一同创作者，也是加州理工大学的宇宙空间有机化学、行星科学研究和有机化学专家教授。他表明，这类交叉学科的工作中尤为重要。“仅在太阳系的在历史上，在相近太阳光的行星周边，像地球或更大一点的岩层行星早已凝聚力了数亿次，”他说道，“大家能不能拓展此项工作中，对行星系统软件中的碳损害开展更普遍的剖析？那样的研究将必须更为多样化的专家学者人群。”