Моделирование лишило земное ядро половины углерода
Углерода в ядре Земли в два раза меньше, чем считалось ранее — такие данные получили геофизики с помощью модели образования Земли из углистых хондритов. Для этого они проанализировали распределение углерода между металлической и силикатной фазами, которые составляют ядро и мантию, соответственно, при условиях формирования земного ядра. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Углерод играет значительную роль в геодинамических процессах, в том числе влияет на динамику мантии и плавление магмы. Для того, чтобы понять, из каких блоков образовалась наша планета и как работали процессы доставки и потери углерода после ее образования, ученые моделируют содержание углерода в Земле и процессы его перераспределения между основными компонентами магмы: металлической и силикатной. Ядро состоит из металлической фазы, в которой в основном представлены железо, никель и их оксиды, а в мантии расположены силикатные фазы, которые представляют собой силикаты этих металлов с примесями — часто для оценки состава мантии используют минерал оливин.
Земное ядро на 10 процентов менее плотное, чем чисто металлическое при тех же условиях. К этому моменту непонятно, какой из легких элементов (кремний, кислород, сера, водород или углерод) вносит самый большой вклад в понижение плотности. Их наличие важно для понижения температуры плавления железа и образования конвекционных потоков во внешней части ядра, которые влияют на генерацию магнитного поля Земли.
Ученые предполагают, что именно углерод вносит большой вклад в свойства ядра из-за своей сидерофильности — сродству к металлическим фазам. Углерод в изобилии находится в углистых хондритах, что позволяет представить их, как строительные блоки зарождающейся Земли. Наличие углерода в ядре в качестве основного легкого элемента соответствует экспериментальным сейсмическим свойствам внутреннего ядра.