６．原始太陽系の炭素

既既述のページへのリンク： ①炭素という名称の起源   ②炭素の認識：木炭は何故炭素なのか   ③元素としての炭素の性質   ④炭素の誕生   ⑤宇宙の炭素   ⑥原始太陽系の炭素   ⑦炭素と有機物   ⑧炭素原子とメタン分子   ⑨炭化水素分子内での炭素の結合   ➉分子内での炭素と酸素の共有結合   ⑪窒素の形成と水素と炭素と酸素   ⑫窒素を含んだ有機化合物と無機化合物   ⑬星（恒星）と炭素   ⑭炭化水素分子内での炭素―炭素結合と電子   ⑮複雑な構造の炭化水素、⑯複素環式化合物、⑰炭素化合物の多様性、⑱炭素原子と星間分子

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宇宙にばらまかれた元素が、再集合し暗黒星雲を形成し、内部で種々の星間分子が作られる。星間分子がさらに濃密な物質集団となると、原始星が形成される。原始星は中心に向って落下してくる物質の運動エネルギーが熱に変換されて多量の赤外線を放出する。原始星はさらに収縮して、重力エネルギーの解放により内部が超高温状態となり、核融合が始まる。暗黒星雲の中に存在した多くの分子は、原始星の高温部分では原子の状態まで分解する。星の内部に取り込まれた炭素を含んだ分子は、分解して炭素原子の単体となる。原始星の大きさにより、内部で起こる核融合反応や超新星爆発に際して作られる元素の種類や比率が異なる。

我々人類の存在する地球は、宇宙空間に存在する膨大な量の星間塵や星間分子のごく一部が集合してできた膨大な数の銀河系のうちの一つの天の川銀河のそのまた一部のほんの小さな一点に、太陽という恒星が出来る過程でできた副産物の一つである。太陽から何らかの影響を受けている領域を太陽系と呼び、太陽系ができる元となった宇宙における物質の集団を原始太陽系星雲と呼ぶ。

原始太陽系星雲には、気体の星間分子の他に、宇宙塵と呼ばれる個体の微粒子が大量に含まれている。宇宙塵は、炭素質を主とした物質やケイ酸塩や鉄や水（氷）などが主体である。原始太陽系星雲の物質が高度に農集した結果、水素の原子核融合反応を起こすまで中心部の温度・圧力が上昇して恒星となったのが、太陽である。太陽ができる時に、周りに存在した星間物質で太陽に飲み込まれることなく独自の固体となり太陽の周りをまわるようになった天体が多数ある。その代表的なものが惑星（水星・金星・地球・火星・木星・土星・天王星・海王星）で、その他に準惑星（冥王星型惑星）、太陽系小天体（太陽系外縁天体・小惑星・彗星・惑星間塵）がある。冥王星は以前には太陽系の一番外側の惑星に分類されていたが、その軌道よりかなり遠くに大きな質量の惑星が存在することが、ごく最近、理論的に主張されている。

太陽系を形成した原料が宇宙塵と星間分子であるということは、太陽系形成当初には炭素も主成分として存在していたたことを意味している。ただし、太陽に取り込まれた星間塵や星間分子の中の炭素は原子状態まで分解された。太陽系の質量の殆どは太陽が占めているので、太陽の元素組成が太陽系全体の元素の組成を代表しているとみなされる。しかし、太陽の元素組成は、太陽の形成時から今日に至る４６億年間に、水素の核融合やＣＮＯサイクルによる核変換、放射性元素の放射性崩壊による元素の変換などでかなり変化している。太陽系では、炭素は水素、ヘリウム、酸素に次いで４番目に多い（とは言っても水素の２万分の１以下）が、現在の太陽では水素のヘリウムへの変換が主体で、ヘリウムから炭素を形成する段階には至っていないので、炭素は太陽に取り込まれた時から核変換によって減少し続けてきたと思われる。

惑星などの太陽以外の太陽系天体にも、それらの天体の形成時に星間分子や星間塵の成分として炭素が取り込まれる。取り込まれた炭素が、その後どのように変化するかは、それを含む惑星などの天体の大きさや太陽からの距離等の環境によって大きく左右される。ただし、これらの天体における炭素の変化は、炭素の化学結合の変化が主体で、炭素の原子核の変化としては放射性炭素同位体（¹⁴C）と窒素（¹⁴N）との相互変換のみである。この変換は、以下の式に表されるが、宇宙線に含まれる中性子（n）と窒素の衝突で炭素の同位体が作られ、作られた炭素がβ崩壊して電子と反電子ニュートリノ(  )を放出して元の窒素に戻るというものである。