Ученые уточнили количество углерода во внешнем ядре Земли
Более точную оценку количества углерода во внешнем ядре Земли произвели ученые, согласно исследованию, опубликованному 19 августа в журнале Communications Earth & Environment.
Новое исследование, проведенное Университетом штата Флорида и Университетом Райса, оценило, что во внешнем ядре Земли углерод составляет от 0,3 до 2,0 процента, и, вероятно, ядро является крупнейшим резервуаром этого элемента на планете.
Хотя процент углерода кажется небольшим, это всё равно огромное количество, потому что внешнее ядро очень велико. Исследователи подсчитали, что внешнее ядро содержит от 5,5 до 36,8 × 10 в 24-й степени граммов углерода, а это огромное количество.
«Понимание состава ядра Земли является одной из ключевых проблем в науках о твердой земле, — сказал доцент кафедры геологии на кафедре наук о Земле, океане и атмосфере Майнак Мукерджи. — Мы знаем, что ядро планеты в основном состоит из железа, но плотность железа больше, чем у ядра. В ядре должны быть более легкие элементы, которые уменьшают его плотность. Углерод — это одно из соображений, и мы даем более точные ограничения относительно того, сколько его там может быть».
Предыдущие исследования позволили оценить общее количество углерода на планете. Эта работа уточняет оценки содержания углерода на Земле в диапазоне от примерно 990 частей на миллион до более чем 6400 частей на миллион. Это означало бы, что ядро Земли, которое включает в себя как внешнее ядро, так и внутреннее ядро, может содержать от 93 до 95 процентов углерода планеты.
Поскольку мы не можем получить доступ к ядру Земли, то ученым приходится использовать косвенные методы для его анализа. Исследовательская группа сравнила известную скорость звуковых волн сжатия, проходящих через Землю, с компьютерными моделями, которые моделировали различные составы железа, углерода и других легких элементов в условиях давления и температуры внешнего ядра Земли.
«Когда скорость звуковых волн в наших симуляциях соответствовала наблюдаемой скорости звуковых волн, проходящих через Землю, мы знали, что моделирование соответствовало фактическому химическому составу внешнего ядра», — сказал исследователь Сурадж Байгайн.
Ученые и раньше пытались определить диапазон количества углерода во внешнем ядре. Это исследование сужает этот возможный диапазон, включая другие легкие элементы, а именно кислород, серу, кремний, водород и азот, в модели, оценивающие состав внешнего ядра.
«За последнее десятилетие было проведено много мероприятий по определению углеродного бюджета ядра Земли с использованием космохимических и геохимических моделей, — сказал профессор наук о Земле, окружающей среде и планетах Мориса Юинга в Университете Райса Радждип Дасгупта. — Однако этот вопрос оставался открытым из-за множества неопределенных параметров процесса аккреции и строительных блоков скалистых планет. Что примечательно в этом исследовании, так это то, что оно дает прямую оценку современного углеродного бюджета внешнего ядра Земли. Таким образом, это, в свою очередь, поможет сообществу лучше оценить возможные планетарные компоненты и ранние процессы».
