การศึกษาครั้งแรกนำโดยนักวิจัยของ UM Jie (Jackie) Li และตีพิมพ์ในScience Advancesพบว่าคาร์บอนส่วนใหญ่บนโลกน่าจะส่งมาจากสสารระหว่างดาว ซึ่งเป็นวัสดุที่มีอยู่ในช่องว่างระหว่างดาวฤกษ์ในกาแลคซี สิ่งนี้น่าจะเกิดขึ้นได้ดีหลังจากดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ ซึ่งเป็นกลุ่มฝุ่นและก๊าซที่โคจรรอบดวงอาทิตย์อายุน้อยของเราและกักเก็บส่วนประกอบต่างๆ ของดาวเคราะห์ ก่อตัวขึ้นและอุ่นขึ้น

คาร์บอนยังมีแนวโน้มที่จะแยกตัวเป็นของแข็งภายในหนึ่งล้านปีนับตั้งแต่ดวงอาทิตย์เกิด ซึ่งหมายความว่าคาร์บอน ซึ่งเป็นกระดูกสันหลังของสิ่งมีชีวิตบนโลก รอดชีวิตจากการเดินทางระหว่างดวงดาวมายังโลกของเรา

ก่อนหน้านี้ นักวิจัยคิดว่าคาร์บอนในโลกมาจากโมเลกุลที่มีอยู่เดิมในก๊าซเนบิวลา ซึ่งสะสมเป็นดาวเคราะห์หินเมื่อก๊าซเย็นพอที่โมเลกุลจะตกตะกอน Li และทีมของเธอ ซึ่งรวมถึงนักดาราศาสตร์ UM Edwin Bergin, Geoffrey Blake จากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย, Fred Ciesla จากมหาวิทยาลัยชิคาโก และ Marc Hirschmann จากมหาวิทยาลัย Minnesota ชี้ให้เห็นในการศึกษานี้ว่าโมเลกุลของก๊าซที่มีคาร์บอนจะ ไม่สามารถสร้างโลกได้เพราะเมื่อคาร์บอนกลายเป็นไอ มันจะไม่ควบแน่นกลับเป็นของแข็ง

"แบบจำลองการควบแน่นมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมานานหลายทศวรรษ โดยสันนิษฐานว่าในระหว่างการก่อตัวของดวงอาทิตย์ องค์ประกอบทั้งหมดของโลกกลายเป็นไอ และเมื่อดิสก์เย็นลง ก๊าซบางส่วนจะควบแน่นและจ่ายส่วนผสมทางเคมีให้กับวัตถุที่เป็นของแข็ง แต่นั่น ไม่ทำงานสำหรับคาร์บอน" หลี่ศาสตราจารย์จาก UM Department of Earth and Environmental Sciences กล่าว

คาร์บอนส่วนใหญ่ถูกส่งไปยังดิสก์ในรูปแบบของโมเลกุลอินทรีย์ อย่างไรก็ตาม เมื่อคาร์บอนกลายเป็นไอ จะทำให้เกิดสายพันธุ์ที่มีความผันผวนมากขึ้น ซึ่งต้องการอุณหภูมิที่ต่ำมากเพื่อสร้างของแข็ง ที่สำคัญกว่านั้น คาร์บอนจะไม่ควบแน่นกลับคืนสู่รูปแบบอินทรีย์อีก ด้วยเหตุนี้ Li และทีมของเธอจึงสรุปว่าคาร์บอนส่วนใหญ่ของโลกน่าจะได้รับมาจากตัวกลางในอวกาศโดยตรง เพื่อหลีกเลี่ยงการทำให้กลายเป็นไอโดยสิ้นเชิง

เพื่อให้เข้าใจมากขึ้นว่าโลกได้รับคาร์บอนมาอย่างไร หลี่จึงประเมินปริมาณคาร์บอนสูงสุดที่โลกจะมีได้ ในการทำเช่นนี้ เธอเปรียบเทียบความเร็วของคลื่นไหวสะเทือนที่เคลื่อนที่ผ่านแกนกลางกับความเร็วเสียงที่ทราบของแกนกลาง สิ่งนี้บอกกับนักวิจัยว่าคาร์บอนน่าจะมีมวลน้อยกว่าครึ่งเปอร์เซ็นต์ของมวลโลก การทำความเข้าใจขอบเขตบนของปริมาณคาร์บอนที่โลกอาจมีอยู่จะบอกให้นักวิจัยทราบข้อมูลเกี่ยวกับเวลาที่คาร์บอนอาจถูกส่งมาที่นี่

"เราถามคำถามอื่น: เราถามว่าคุณสามารถเติมคาร์บอนลงในแกนกลางของโลกได้มากแค่ไหนและยังคงสอดคล้องกับข้อจำกัดทั้งหมด" ศาสตราจารย์และประธานภาควิชาดาราศาสตร์ของ UM กล่าว "มีความไม่แน่นอนอยู่ที่นี่ ลองยอมรับความไม่แน่นอนเพื่อถามว่าขอบเขตบนที่แท้จริงมีคาร์บอนอยู่ลึกมากในโลกมากแค่ไหน และนั่นจะบอกเราถึงภูมิทัศน์ที่แท้จริงที่เราอยู่ภายใน"

คาร์บอนของดาวเคราะห์จะต้องมีอยู่ในสัดส่วนที่เหมาะสมในการค้ำจุนชีวิตอย่างที่เราทราบ คาร์บอนมากเกินไป และชั้นบรรยากาศของโลกจะเหมือนกับดาวศุกร์ กักเก็บความร้อนจากดวงอาทิตย์และคงอุณหภูมิไว้ประมาณ 880 องศาฟาเรนไฮต์ คาร์บอนน้อยเกินไป และโลกจะมีลักษณะคล้ายกับดาวอังคาร ซึ่งเป็นสถานที่ที่ไม่เอื้ออำนวยซึ่งไม่สามารถรองรับชีวิตที่มีน้ำได้ โดยมีอุณหภูมิประมาณลบ 60

ในการศึกษาครั้งที่สองโดยผู้เขียนกลุ่มเดียวกัน แต่นำโดย Hirschmann แห่งมหาวิทยาลัยมินนิโซตา นักวิจัยมองว่าคาร์บอนได้รับการประมวลผลอย่างไรเมื่อสารตั้งต้นขนาดเล็กของดาวเคราะห์ที่เรียกว่า Planetesimals เก็บคาร์บอนไว้ในช่วงเริ่มต้นของการเกิด จากการตรวจสอบแกนโลหะของวัตถุเหล่านี้ ซึ่งปัจจุบันถูกเก็บรักษาไว้เป็นอุกกาบาตเหล็ก พวกเขาพบว่าในระหว่างขั้นตอนสำคัญของแหล่งกำเนิดดาวเคราะห์ คาร์บอนส่วนใหญ่จะต้องสูญเสียไปเมื่อดาวเคราะห์ละลาย ก่อตัวเป็นแกน และสูญเสียก๊าซ สิ่งนี้ทำให้ความคิดก่อนหน้านี้ดีขึ้น Hirschmann กล่าว

Hirschmann ศาสตราจารย์ด้าน Earth and Environmental Sciences กล่าวว่า "แบบจำลองส่วนใหญ่มีคาร์บอนและวัสดุที่จำเป็นต่อชีวิตอื่นๆ เช่น น้ำและไนโตรเจนที่ไหลจากเนบิวลาไปสู่วัตถุที่เป็นหินดึกดำบรรพ์ จากนั้นจะถูกส่งไปยังดาวเคราะห์ที่กำลังเติบโต เช่น โลกหรือดาวอังคาร . "แต่นี่เป็นการข้ามขั้นตอนสำคัญ ซึ่งดาวเคราะห์จะสูญเสียคาร์บอนไปมากก่อนที่จะรวมเข้ากับดาวเคราะห์"

การศึกษาของ Hirschmann ได้รับการตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ใน รายงานการประชุมของ National Academy of Sciences

"โลกต้องการคาร์บอนเพื่อควบคุมสภาพอากาศและปล่อยให้สิ่งมีชีวิตดำรงอยู่ได้ แต่มันเป็นสิ่งที่ละเอียดอ่อนมาก" เบอร์กินกล่าว "คุณไม่ได้ต้องการมีน้อยเกินไป แต่คุณไม่ต้องการมีมากเกินไป"

Bergin กล่าวว่าการศึกษาทั้งสองนี้อธิบายถึงการสูญเสียคาร์บอนสองด้านที่แตกต่างกัน และแนะนำว่าการสูญเสียคาร์บอนดูเหมือนจะเป็นปัจจัยสำคัญในการสร้างโลกให้เป็นดาวเคราะห์ที่เอื้ออาศัยได้

Ciesla ศาสตราจารย์ด้านธรณีฟิสิกส์แห่ง U. of C. กล่าวว่า "การตอบคำถามว่ามีดาวเคราะห์คล้ายโลกอยู่ที่อื่นหรือไม่สามารถทำได้โดยการทำงานที่จุดตัดของสาขาวิชาเช่นดาราศาสตร์และธรณีเคมีเท่านั้น" "ในขณะที่แนวทางและคำถามเฉพาะที่นักวิจัยพยายามหาคำตอบนั้นแตกต่างกันไปในแต่ละสาขา การสร้างเรื่องราวที่สอดคล้องกันต้องระบุหัวข้อที่น่าสนใจร่วมกันและค้นหาวิธีที่จะเชื่อมช่องว่างทางปัญญาระหว่างกัน การทำเช่นนั้นเป็นสิ่งที่ท้าทาย แต่ความพยายามนั้นทั้งกระตุ้นและ คุ้มค่า"

Blake ผู้เขียนร่วมในการศึกษาทั้งสองเรื่องและศาสตราจารย์ด้านจักรวาลเคมีและวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์และเคมีของ Caltech กล่าวว่างานสหวิทยาการประเภทนี้มีความสำคัญ

"ตลอดประวัติศาสตร์ของกาแล็กซีของเราเพียงแห่งเดียว ดาวเคราะห์หินอย่างโลกหรือใหญ่กว่านี้เล็กน้อย ได้รวมตัวกันเป็นร้อยล้านครั้งรอบๆ ดาวฤกษ์อย่างดวงอาทิตย์" เขากล่าว "เราสามารถขยายงานนี้เพื่อตรวจสอบการสูญเสียคาร์บอนในระบบดาวเคราะห์ในวงกว้างมากขึ้นได้หรือไม่? การวิจัยดังกล่าวจะใช้ชุมชนนักวิชาการที่หลากหลาย"

แหล่งเงินทุนสำหรับการวิจัยร่วมกันนี้ ได้แก่ มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ โครงการวิจัยดาวเคราะห์นอกระบบของ NASA โครงการ Emerging Worlds ของ NASA และโครงการ NASA Astrobiology