Sterrenkundigen van de Universiteit van Amsterdam hebben een nieuw scenario bedacht voor het feit dat onze aarde tienduizend keer minder koolstof bevat dan verwacht. Mogelijk verbrandde er veel koolstof toen de omgeving van de aarde-in-wording geroosterd werd bij temperaturen van meer dan 800 graden Celsius. Tegelijkertijd werd de aanvoer van koolstof waarschijnlijk geblokkeerd door Jupiter. De onderzoekers publiceren hun theorie in het vakblad Astronomy & Astrophysics.
Al jarenlang zoeken wetenschappers naar een verklaring voor het feit dat de aarde veel minder koolstof bevat dan verwacht. De aarde bevat per tienduizend atomen silicium slechts één atoom koolstof. Bij de zon, de kometen en de ruimte tussen de sterren en planeten ligt die verhouding compleet anders. Daar is er juist evenveel of zelfs tien keer meer koolstof dan silicium.
Gangbare verklaring
De gangbare verklaring voor het koolstofgebrek van de aarde is dat koolstof geleidelijk verdween uit de stofschijf waaruit de aarde ontstond. Stofdeeltjes met koolstof zouden zo licht zijn dat ze af en toe boven de stofschijf vliegen en door hitte en straling hun koolstof verliezen. Uit deze koolstof-arme bouwstenen zou later de aarde ontstaan zijn.
De Amsterdamse sterrenkundigen Lucia Klarmann, Chris Ormel en Carsten Dominik tonen met berekeningen en modellen aan dat de gangbare verklaring geen stand kan houden. Ten eerste zit het meeste koolstof niet op lichte stofdeeltjes maar in zware kiezels die niet zomaar bovenin de stofschijf kunnen terechtkomen. Ten tweede duurt het te lang voordat een klein stofdeeltje omhoog is getransporteerd. In de tussentijd is er allang nieuw koolstof aangevoerd van de randen van de schijf.
Alternatief
De sterrenkundigen komen met een alternatief dat aan twee voorwaarden moet voldoen. Als eerste kunnen de binnengebieden van de stofschijf geroosterd zijn bij temperaturen van boven de achthonderd graden Celsius. Daardoor verbrandt het koolstof en is het verdwenen. Zo'n tijdelijke roostering, een FU-Orionis Outburst, is al vaker bij andere sterren gezien. Als tweede zoude aanvoer van koolstofrijke kiezels geblokkeerd moeten zijn door Jupiter.
Volgens hoofdonderzoekster Lucia Klarmann, die op 4 oktober hoopt te promoveren, laten de nieuwe modellen en berekeningen zien dat een koolstofarme aarde mogelijk uitzonderlijk is. "Dit betekent ook dat andere aardachtige planeten misschien juist veel koolstof bevatten. Dat is al wel eerder geopperd, maar wij laten dat nu ook echt zien."
In de toekomst willen de onderzoekers hun scenario nader onderzoeken. Ze willen bijvoorbeeld kijken of één roostering volstaat voor het koolstoftekort op aarde. Ook willen ze berekenen hoeveel eerder Jupiter gevormd moet zijn voordat de aarde ontstond.
Wetenschappelijk artikel
Radial and vertical dust transport inhibit refractory carbon depletion in protoplanetary disks. Door L. Klarmann, C.W. Ormel en C. Dominik. Geaccepteerd voor publicatie in Astronomy & Astrophysics. (gratis preprint)
Amsterdamse astronomen poneren theorie voor koolstofarme aarde
