Pomimo globalnych zmian klimatycznych Ziemia jest zaskakująco uboga w węgiel

Pomimo wszystkich obaw związanych z ilością dwutlenku węgla siejącego spustoszenie w naszym globalnym klimacie, Ziemia jest wyjątkowo uboga w węgiel. Węgiel jest pierwiastkiem śladowym na Ziemi i niewielkim w Słońcu – piszą autorzy tego artykułu Szósty element: Jak węgiel kształtuje nasz światukaże się w przyszłym miesiącu nakładem Princeton University Press.

Pomimo problemów związanych ze stosowaniem przez ludzkość paliw kopalnych opartych na węglu, całe nasze istnienie zależy od zdolności tego pierwiastka do tworzenia bogatej chemii, twierdzą współautorzy Theodore B. Snow, emerytowany profesor na Uniwersytecie Kolorado w Boulder i Don Brownlee, emerytowany profesor na Uniwersytecie Kolorado w Boulder. Uniwersytet Waszyngtoński w Seattle, P.S.

Zaskakujące jest to, jak mało jest węgla na całej Ziemi; Brownlee poinformował mnie e-mailem, że całkowita zawartość węgla wynosi zaledwie kilkaset części na milion. Jednak na Ziemi węgiel był z pewnością kluczowym eliksirem, który doprowadził do ewolucji złożonych cząsteczek i szlaków chemicznych, które umożliwiły życie, mówi.

Jak na ironię, większość obiektów bogatych w węgiel w Układzie Słonecznym to nie słońce czy planety, ale mniejsze ciała, takie jak komety i asteroidy, elementy składowe pozostałych planet, które przetrwały zderzenia planet lub zostały wyrzucone z orbit słonecznych na ponad 4 miliardy lat. , napisz Snow i Brownlee.

Ziemia ma jednak budowę warstwową, a węgiel – szósty pierwiastek układu okresowego – występuje na wszystkich poziomach, od szczytu atmosfery po jądro naszej planety.

Dlaczego Ziemia jest tak uboga w węgiel?

Brownlee twierdzi, że Ziemia powstała w zamieszkałej strefie Słońca, gdzie węgiel nie tworzył efektywnie ciał stałych. Mówi, że Ziemia jest bardzo uboga w węgiel w porównaniu z typowymi asteroidami i kometami, które powstały znacznie większe od Słońca i często uważa się je za zachowane elementy składowe stałych planet.

Ale węgiel może powodować problemy.

Węgiel jest jedynym pierwiastkiem chemicznym, który podlega własnemu opodatkowaniu; Wydajemy nieznane miliardy dolarów, ucząc się, jak sobie z tym poradzić; Brownlee twierdzi, że ciągle słyszymy, że wykorzystanie węgla zniszczy Ziemię. Mówi, że produkcja paliw kopalnych była dla nas darem natury, ale wynikające z niej globalne ocieplenie ma wiele poważnych skutków.

Zbliżające się wyzwania

Mówi, że rosnące temperatury spowodowane gromadzeniem się dwutlenku węgla spowodują podniesienie się poziomu mórz i zmiany w obszarach upraw oraz globalne ekstrema klimatyczne, ale nie ma możliwości, aby cokolwiek, co obecnie zrobią ludzie, mogłoby zniszczyć naszą planetę.

Pomimo względnej rzadkości występowania tego pierwiastka na Ziemi, zdolność węgla do wiązania się z pierwiastkami w celu utworzenia niemal nieskończonej liczby związków jest prawdopodobnie powodem, dla którego zebraliśmy się tutaj, aby o tym porozmawiać. Ale czy życie w naszym Układzie Słonecznym mogłoby działać inaczej i opierać się na pierwiastku takim jak krzem zamiast węgla?

Krzem nie jest pierwiastkiem kosmicznie rzadkim (jest siódmym pod względem liczebności pierwiastkiem w galaktyce), ale węgla występuje w ilościach około cztery razy liczniejszych, zauważają Snow i Brownlee. Napisali, że na Ziemi występuje więcej krzemu (26% masowych) niż węgla.

A co ze znalezieniem krzemu w naszym Układzie Słonecznym?

Brownlee twierdzi, że ciepłe, wilgotne i wypełnione krzemem pierwotne meteoryty zostały nagrzane w ciągu pierwszych kilku milionów lat historii Układu Słonecznego. Mówi: Przyjrzeliśmy się tysiącom próbek Księżyca, tysiącom meteorytów, a nawet próbkom komet, ale nie znaleźliśmy żadnych dowodów na to, że krzem w tych materiałach liczących miliardy lat brał udział w jakimkolwiek procesie, który można by uznać za życie.

A co z życiem opartym na krzemie poza Układem Słonecznym?

Nawet gdybyśmy mieli tysiące doskonałych widm egzoplanet, prawdopodobnie nie bylibyśmy w stanie dowiedzieć się czegoś o życiu opartym na krzemie, ponieważ w ich atmosferach nie byłoby gazu zawierającego krzem, mówi Brownlee. Mówi, że obcym łatwiej jest odkryć życie na Ziemi, ponieważ stworzyli egzotyczną atmosferę (azot, tlen i dwutlenek węgla), która nie może istnieć w wyniku normalnych procesów chemicznych.

Jak węgiel jest rozprowadzany w naszej galaktyce?

Brownlee twierdzi, że może istnieć idealna ilość węgla, aby na planecie mogło istnieć życie, ale kto wie, jaka to ilość? Jego zbyt duża ilość może prowadzić do powstania złej atmosfery (takiej jak na Wenus), a zbyt mała może być zbyt niska, aby mogło rozpocząć się życie – mówi.

Pozostają podstawowe pytania

Jednym z takich pytań jest to, w jaki sposób węgiel faktycznie trafia na planety podobne do Ziemi.

Słońce i wczesny Układ Słoneczny zawierały ogromne ilości węgla (czwarty pod względem liczebności pierwiastek po wodorze, helu i tlenie), ale Ziemia została utworzona z materiałów stałych, a większość atomów węgla miała postać gazowego tlenku węgla, mówi Brownlee .

To jest właśnie tego rodzaju zagadka Szósty element Przegląd najważniejszych wydarzeń. Dokładnie zbadana i obszerna książka ta będzie stanowić nabytek bibliotek naukowych przez nadchodzące dziesięciolecia.