佛罗里达州立大学和莱斯大学的新研究提供了对地球外核中碳含量的更好估计，这项工作表明，地核可能是地球上最大的碳元素储存库。
该研究发表在《通讯地球与环境》杂志上，估计地球外核的 0.3% 至 2.0% 是碳。
尽管那里的碳百分比很低，但由于外核太大，它仍然是一个巨大的数量。研究人员估计，外核包含 5.5 到 36.8 × 10^24 克的碳——这是一个巨大的数字。
“了解地球核心的组成是固体地球科学的关键问题之一，”共同作者、地球、海洋和大气科学系地质学副教授 Mainak Mookherjee 说。“我们知道这颗行星的核心主要是铁，但铁的密度大于核心。核心中肯定有较轻的元素会降低其密度。碳是一个考虑因素，我们正在提供更好的限制条件可能有很多。”
先前的研究估计了地球上的碳总量。这项工作将地球碳含量的估计值细化到大约百万分之 990 到超过百万分之 6,400 之间的范围。这意味着地球的核心——包括外核和内核——可能含有地球 93% 到 95% 的碳。
因为人类无法进入地核，只能用间接的方法来分析。研究小组将通过地球传播的压缩声波的已知速度与在地球外核的压力和温度条件下模拟铁、碳和其他轻元素的不同成分的计算机模型进行了比较。
“当我们模拟中的声波速度与在地球上传播的声波的观察速度相匹配时，我们就知道模拟与外核的实际化学成分相匹配，”主要作者和博士后研究员 Suraj Bajgain 说。
科学家们之前曾试图给出外核中碳含量的范围。这项研究通过在估计外核成分的模型中包括其他轻元素——即氧、硫、硅、氢和氮——来缩小可能的范围。
就像氢和氧等元素一样，碳是生命必需的元素。这是使地球上的生命成为可能的一部分。
穆克吉说：“我们很自然地会问，构成我们的碳是从哪里来的，以及地球形成时最初供应了多少碳，这是一个很自然的问题。”“现在大部分碳在哪里?它是如何存在的以及它如何在不同的水库之间转移?了解碳的总库存是这项研究让我们深入了解的内容。”
了解地球上存在多少碳将有助于科学家提高他们对我们星球和宇宙其他地方的岩石行星组成的理解。
研究合著者、莱斯大学地球、环境和行星科学莫里斯尤因教授 Rajdeep Dasgupta 说：“在过去十年中，有很多活动使用宇宙化学和地球化学模型来确定地核的碳收支。” .“然而，它仍然是一个悬而未决的问题，因为吸积过程和岩石行星的构建块的许多不确定参数。这项研究的巧妙之处在于它提供了对地球外核当前碳预算的直接估计. 因此，这将反过来帮助社区更好地支持可能的行星成分和早期过程。”
美国国家科学基金会和 NASA 支持了这项研究，FSU 的极限科学与工程发现计算 (XSEDE) 和研究计算中心 (RCC) 为这项工作提供了计算资源。
