Siamo fatti di polvere di stelle, dice il proverbio, e un paio di studi, tra cui la ricerca dell'Università del Michigan, ha scoperto che potrebbe essere più vero di quanto si pensasse in precedenza.

Il primo studio, guidato dal ricercatore U-M Jie (Jackie) Li e pubblicato in Progressi scientifici , scopre che la maggior parte del carbonio sulla Terra è stato probabilmente consegnato dal mezzo interstellare, il materiale che esiste nello spazio tra le stelle in una galassia. Questo probabilmente è successo molto dopo il disco protoplanetario, la nuvola di polvere e gas che circondava il nostro giovane sole e conteneva i mattoni dei pianeti, formato e riscaldato.

Il carbonio è stato probabilmente anche sequestrato in solidi entro un milione di anni dalla nascita del sole, il che significa che il carbonio, la spina dorsale della vita sulla terra, sopravvissuto a un viaggio interstellare verso il nostro pianeta.

In precedenza, i ricercatori pensavano che il carbonio nella Terra provenisse da molecole che erano inizialmente presenti nel gas nebulare, che poi si è accumulato in un pianeta roccioso quando i gas erano abbastanza freddi da far precipitare le molecole. Li e la sua squadra, che include l'astronomo U-M Edwin Bergin, Geoffrey Blake del California Institute of Technology, Fred Ciesla dell'Università di Chicago e Marc Hirschmann dell'Università del Minnesota, sottolineare in questo studio che le molecole di gas che trasportano il carbonio non sarebbero disponibili per costruire la Terra perché una volta che il carbonio evapora, non si condensa di nuovo in un solido.

"Il modello della condensazione è stato ampiamente utilizzato per decenni. Si presume che durante la formazione del sole, tutti gli elementi del pianeta sono stati vaporizzati, e mentre il disco si raffreddava, alcuni di questi gas condensavano e fornivano ingredienti chimici ai corpi solidi. Ma questo non funziona per il carbonio, " disse Li, professore presso il Dipartimento di Scienze della Terra e dell'Ambiente della U-M.

Gran parte del carbonio è stato consegnato al disco sotto forma di molecole organiche. Però, quando il carbonio viene vaporizzato, produce specie molto più volatili che richiedono temperature molto basse per formare solidi. Ma ancora più importante, il carbonio non si condensa di nuovo in una forma organica. A causa di ciò, Li e il suo team hanno dedotto che la maggior parte del carbonio terrestre è stato probabilmente ereditato direttamente dal mezzo interstellare, evitando completamente la vaporizzazione.

Per capire meglio come la Terra ha acquisito il suo carbonio, Li ha stimato la quantità massima di carbonio che la Terra potrebbe contenere. Per fare questo, ha confrontato la velocità con cui un'onda sismica viaggia attraverso il nucleo con le velocità note del suono del nucleo. Questo ha detto ai ricercatori che il carbonio costituisce probabilmente meno del mezzo percento della massa terrestre. Comprendere i limiti superiori di quanto carbonio potrebbe contenere la Terra fornisce ai ricercatori informazioni su quando il carbonio potrebbe essere stato consegnato qui.

"Abbiamo posto una domanda diversa:abbiamo chiesto quanto carbonio potresti inserire nel nucleo della Terra ed essere ancora coerente con tutti i vincoli, "Begin ha detto, professore e presidente del Dipartimento di Astronomia U-M. "C'è incertezza qui. Abbracciamo l'incertezza per chiedere quali sono i veri limiti superiori per quanto carbonio è molto profondo nella Terra, e questo ci dirà il vero paesaggio in cui ci troviamo".

Il carbonio di un pianeta deve esistere nella giusta proporzione per supportare la vita come la conosciamo. Troppo carbonio, e l'atmosfera terrestre sarebbe come Venere, intrappolando il calore del sole e mantenendo una temperatura di circa 880 gradi Fahrenheit. Troppo poco carbonio, e la Terra assomiglierebbe a Marte:un luogo inospitale incapace di sostenere la vita basata sull'acqua, con temperature intorno a meno 60.

In un secondo studio dello stesso gruppo di autori, ma guidato da Hirschmann dell'Università del Minnesota, i ricercatori hanno esaminato come viene elaborato il carbonio quando i piccoli precursori dei pianeti, conosciuti come planetesimi, trattenere il carbonio durante la loro formazione iniziale. Esaminando i nuclei metallici di questi corpi, ora conservati come meteoriti di ferro, hanno scoperto che durante questo passaggio chiave di origine planetaria, gran parte del carbonio deve essere perso mentre i planetesimi si sciolgono, formare nuclei e perdere gas. Questo capovolge il pensiero precedente, dice Hirschmann.

"La maggior parte dei modelli ha il carbonio e altri materiali essenziali per la vita come acqua e azoto che vanno dalla nebulosa in corpi rocciosi primitivi, e questi vengono poi consegnati a pianeti in crescita come la Terra o Marte, " ha detto Hirschmann, professore di scienze della terra e dell'ambiente. "Ma questo salta un passaggio chiave, in cui i planetesimi perdono gran parte del loro carbonio prima di accumularsi sui pianeti".

Lo studio di Hirschmann è stato recentemente pubblicato su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

"Il pianeta ha bisogno del carbonio per regolare il suo clima e permettere alla vita di esistere, ma è una cosa molto delicata, " disse Bergin. "Non vuoi avere troppo poco, ma non vuoi avere troppo."

Bergin afferma che i due studi descrivono entrambi due diversi aspetti della perdita di carbonio e suggeriscono che la perdita di carbonio sembra essere un aspetto centrale nella costruzione della Terra come pianeta abitabile.

"Rispondere all'esistenza o meno di pianeti simili alla Terra altrove può essere ottenuto solo lavorando all'intersezione di discipline come l'astronomia e la geochimica, " disse Ciesla, un professore di scienze geofisiche della University of C. "Mentre gli approcci e le domande specifiche a cui i ricercatori lavorano per rispondere differiscono nei campi, costruire una storia coerente richiede l'identificazione di argomenti di reciproco interesse e la ricerca di modi per colmare i divari intellettuali tra di essi. Farlo è impegnativo, ma lo sforzo è allo stesso tempo stimolante e gratificante."

Blake, coautore di entrambi gli studi e professore di cosmochimica e scienze planetarie al Caltech, e di chimica, afferma che questo tipo di lavoro interdisciplinare è fondamentale.

"Solo sulla storia della nostra galassia, pianeti rocciosi come la Terra o un po' più grandi sono stati assemblati centinaia di milioni di volte attorno a stelle come il Sole, " ha detto. "Possiamo estendere questo lavoro per esaminare la perdita di carbonio nei sistemi planetari in modo più ampio? Tale ricerca richiederà una comunità diversificata di studiosi".