Forskere forfiner skøn over mængden af ​​kulstof i Jordens ydre kerne

Ny forskning fra Florida State University og Rice University giver et bedre skøn over mængden af ​​kulstof i Jordens ydre kerne, og arbejdet tyder på, at kernen kunne være planetens største reservoir af det element.

Forskningen, offentliggjort i tidsskriftet Kommunikation Jord &Miljø , anslår, at 0,3 til 2,0 procent af Jordens ydre kerne er kulstof.

Selvom procentdelen af ​​kulstof der er lav, det er stadig en enorm mængde, fordi den ydre kerne er så stor. Forskerne vurderede, at den ydre kerne indeholder mellem 5,5 og 36,8 × 10 ²⁴ gram kulstof - et enormt antal.

"Forståelse af sammensætningen af ​​Jordens kerne er et af nøgleproblemerne inden for solid-earth-videnskaberne, " sagde medforfatter Mainak Mookherjee, en lektor i geologi ved Department of Earth, Ocean og atmosfærisk videnskab. "Vi ved, at planetens kerne stort set er jern, men tætheden af ​​jern er større end kernens. Der skal være lettere elementer i kernen, som reducerer dens tæthed. Kulstof er en overvejelse, og vi giver bedre begrænsninger for, hvor meget der kan være."

Tidligere forskning har estimeret den samlede mængde kulstof på planeten. Dette arbejde forfiner estimaterne for jordens kulstofindhold til et område mellem omkring 990 ppm og mere end 6, 400 dele per million. Det ville betyde, at Jordens kerne - som omfatter både den ydre kerne og den indre kerne - kunne indeholde 93 til 95 procent af planetens kulstof.

Fordi mennesker ikke kan få adgang til Jordens kerne, de skal bruge indirekte metoder til at analysere det. Forskerholdet sammenlignede den kendte hastighed af kompressionslydbølger, der rejser gennem Jorden, med computermodeller, der simulerede forskellige sammensætninger af jern, kulstof og andre lette grundstoffer ved tryk- og temperaturforhold i Jordens ydre kerne.

"Når lydbølgernes hastighed i vores simuleringer matchede den observerede hastighed af lydbølger, der rejser gennem Jorden, vi vidste, at simuleringerne matchede den faktiske kemiske sammensætning af den ydre kerne, " sagde hovedforfatter og postdoc-forsker Suraj Bajgain.

Forskere har tidligere forsøgt at give en række af mængden af ​​kulstof i den ydre kerne. Denne forskning indsnævrer det mulige område ved at inkludere andre lette elementer - nemlig oxygen, svovl, silicium, brint og nitrogen - i modellerne, der estimerer den ydre kernes sammensætning.

Ligesom brint og ilt og andre grundstoffer, kulstof er et livsvigtigt element. Det er en del af det, der gør livet muligt på Jorden.

"Det er et naturligt spørgsmål at spørge, hvor kom dette kulstof, som vi alle er lavet af, fra, og hvor meget kulstof der oprindeligt blev leveret, da Jorden blev dannet, " sagde Mookherjee. "Hvor befinder størstedelen af ​​kulstoffet sig nu? Hvordan har det opholdt sig, og hvordan har det flyttet sig mellem forskellige reservoirer? At forstå den samlede kulstofbeholdning er, hvad denne undersøgelse giver os indsigt i."

At vide, hvor meget kulstof der findes på Jorden, vil hjælpe forskerne med at forbedre deres forståelse af sammensætningen af ​​både vores planet og klippeplaneter andre steder i universet.

"Der har været en masse aktiviteter i løbet af det sidste årti for at bestemme kulstofbudgettet for Jordens kerne ved hjælp af kosmokemiske og geokemiske modeller, " sagde undersøgelsens medforfatter Rajdeep Dasgupta, Maurice Ewing professor i jord, Miljø- og planetvidenskab ved Rice University. "Imidlertid, det forblev et åbent spørgsmål på grund af en masse usikre parametre på tilvækstprocessen og byggestenene i klippeplaneter. Hvad der er pænt ved denne undersøgelse er, at det giver et direkte skøn over Jordens ydre kernes nuværende kulstofbudget. Derfor, dette vil igen hjælpe samfundet med at få de mulige planetariske ingredienser og de tidlige processer bedre.