Ondanks de mondiale klimaatverandering is de aarde verrassend koolstofarm

Ondanks alle zorgen over de hoeveelheid koolstof die grote schade aanricht aan ons mondiale klimaat, is de aarde opmerkelijk koolstofarm. Koolstof is slechts een sporenelement in de aarde en een klein element in de zon, schrijven de auteurs van dit artikel Het zesde element: hoe koolstof onze wereld vormtzal volgende maand verschijnen bij Princeton University Press.

Ondanks problemen met het gebruik door de mensheid van op koolstof gebaseerde fossiele brandstoffen, hangt ons hele bestaan ​​af van het vermogen van dit element om rijke chemie te creëren, aldus co-auteurs Theodore B. Snow, emeritus hoogleraar aan de Universiteit van Colorado in Boulder en Don Brownlee, emeritus hoogleraar aan de Universiteit van Colorado in Boulder. Universiteit van Washington in Seattle, P.S.

Wat verrassend is, is hoe schaars koolstof is op de hele aarde; De totale hoeveelheid koolstof bedraagt ​​slechts een paar honderd delen per miljoen, vertelde Brownlee me via e-mail. Op aarde was koolstof echter zeker het cruciale elixer dat leidde tot de evolutie van de complexe moleculen en chemische routes die het leven mogelijk maakten, zegt hij.

Ironisch genoeg zijn de meeste koolstofrijke objecten in het zonnestelsel niet de zon of planeten, maar kleinere lichamen zoals kometen en asteroïden, de bouwstenen van de resterende planeten die planetaire botsingen hebben overleefd of die langer dan uit de banen van de zon zijn verdreven. 4 miljard jaar. , schrijf Sneeuw en Brownlee.

De aarde heeft echter een gelaagde structuur en koolstof – het zesde element in het periodiek systeem – is aanwezig op alle niveaus, van de top van de atmosfeer tot de kern van onze planeet.

Waarom is de aarde zo arm aan koolstof?

Brownlee zegt dat de aarde ontstond in de bewoonbare zone van de zon, waar koolstof niet efficiënt vaste stoffen vormde. Hij zegt dat de aarde erg koolstofarm is vergeleken met typische asteroïden en kometen die veel groter zijn gevormd dan de zon, en vaak worden beschouwd als bewaarde bouwstenen van vaste planeten.

Maar koolstof kan problemen veroorzaken.

Koolstof is het enige chemische element dat zijn eigen belasting heeft; We besteden onbekende miljarden dollars aan het leren hoe ermee om te gaan; Brownlee zegt dat we keer op keer horen dat ons koolstofgebruik de aarde zal vernietigen. Hij zegt dat de productie van fossiele brandstoffen een geschenk van de natuur aan ons was, maar dat de daaruit voortvloeiende opwarming van de aarde veel ernstige gevolgen heeft.

Uitdagingen die komen

Hij zegt dat stijgende temperaturen als gevolg van de opeenhoping van koolstofdioxide ervoor zullen zorgen dat de zeespiegel stijgt en veranderingen in de teeltgebieden en mondiale klimaatextremen zullen veroorzaken, maar het is onmogelijk dat iets wat mensen momenteel kunnen doen onze planeet kan vernietigen.

Ondanks de relatieve schaarste hier op aarde, is het vermogen van koolstof om zich met elementen te binden en een vrijwel oneindig aantal verbindingen te vormen waarschijnlijk de reden dat we hier zijn om erover te praten. Maar had het leven in ons zonnestelsel anders kunnen werken en op een element als silicium kunnen vertrouwen in plaats van op koolstof?

Silicium is geen kosmisch zeldzaam element (het is het zevende meest voorkomende element in de Melkweg), maar koolstof is ongeveer vier keer zo overvloedig aanwezig, merken Snow en Brownlee op. Ze schreven dat silicium overvloediger aanwezig is op aarde (26 massaprocent) dan koolstof.

Wat betreft het vinden van silicium hier in ons zonnestelsel?

Warme, vochtige, met silicium beladen oorspronkelijke meteorieten werden in de eerste paar miljoen jaar van de geschiedenis van het zonnestelsel verhit, zegt Brownlee. Hij zegt: We keken naar duizenden maanmonsters, duizenden meteorieten en zelfs monsters van kometen, maar we zagen geen bewijs dat het silicium in deze miljard jaar oude materialen betrokken was bij enig proces dat als leven kon worden beschouwd.

Hoe zit het met het op silicium gebaseerde leven buiten uw zonnestelsel?

Zelfs als we duizenden uitstekende spectra van exoplaneten zouden hebben, zouden we waarschijnlijk niet in staat zijn leven op siliciumbasis te detecteren, omdat er geen siliciumhoudend gas in hun atmosfeer zou zijn, zegt Brownlee. Hij zegt dat het leven op aarde gemakkelijker te ontdekken is voor buitenaardse wezens, omdat ze een exotische atmosfeer (stikstof, zuurstof en koolstofdioxide) hebben gecreëerd die niet kan bestaan ​​via normale chemische processen.

Hoe wordt koolstof verdeeld in onze Melkweg?

Brownlee zegt dat er misschien wel een ideale hoeveelheid koolstof is om leven op een planeet mogelijk te maken, maar wie weet wat dat is? Te veel ervan zou tot een slechte atmosfeer kunnen leiden (zoals op Venus), en te weinig zou te laag kunnen zijn om leven te laten ontstaan, zegt hij.

Er blijven fundamentele vragen bestaan

Eén van die vragen is hoe koolstof daadwerkelijk zijn weg vindt naar aardachtige planeten.

De zon en het vroege zonnestelsel bevatten enorme hoeveelheden koolstof (het vierde meest voorkomende element na waterstof, helium en zuurstof), maar de aarde is gevormd uit vaste materialen en de meeste koolstofatomen waren in de vorm van gasvormig koolmonoxide, zegt Brownlee. .

Dit is precies zo'n puzzel Zesde element Hoogtepunten. Dit boek is grondig onderzocht en uitgebreid en zal de komende decennia een aanwinst zijn voor wetenschappelijke bibliotheken.