science >> Wetenschap >  >> Natuur

Hoe en wanneer werd koolstof over de aarde verdeeld?

Tijdens het verhitten werd een grote metalen ijzeren bal gevormd die werd omgeven door afgeschrikte silicaatsmelten. Krediet:Ehime University

Het is algemeen aanvaard dat planetaire oppervlakken bedekt waren met gesmolten silicaat, een "magma-oceaan, " tijdens de vorming van terrestrische planeten. In een diepe magma-oceaan, ijzer zou scheiden van silicaat, wasbak, en vormen uiteindelijk een metalen kern. In deze fase, elementaire scheiding tussen een metalen kern en een magma-oceaan zou hebben plaatsgevonden en siderofiele elementen zouden uit de magma-oceaan worden verwijderd. Zo'n chemisch gedifferentieerde magma-oceaan vormde de huidige aardmantel. Eerdere studies hebben experimenteel de koolstofverdeling tussen ijzervloeistof en silicaatsmelt onder hogedrukomstandigheden onderzocht en ontdekten dat een terrestrische magma-oceaan meer koolstofarm zou moeten zijn dan tegenwoordig. Dus, hoe en wanneer de hoeveelheid koolstof in de aardmantel is vastgesteld, is nog steeds slecht begrepen.

Alle eerdere onderzoeken hebben gebruik gemaakt van een grafietcapsule, en daarom, het monster was verzadigd met koolstof. Echter, het is onwaarschijnlijk dat het grootste deel van de aarde verzadigd is met koolstof, gezien de overvloed aan koolstof in chondrieten, waarvan wordt aangenomen dat ze de bouwstenen van de aarde zijn. Bovendien, het is bekend dat de verdelingscoëfficiënt varieert met de bulkconcentratie van het element van belang, zelfs als de experimentele omstandigheden identiek zijn. Om het effect van bulkkoolstofconcentratie op het verdelingsgedrag van vloeibaar metaal-silicaat te onderzoeken, onderzoekers van de Ehime University, Universiteit van Kyoto, en JAMSTEC hebben nieuwe koolstofverdelingsexperimenten uitgevoerd onder koolstof-onderverzadigde omstandigheden met behulp van een boornitride-capsule.

Het nieuwe experimentele resultaat laat zien dat de verdelingscoëfficiënt van koolstof tussen ijzervloeistof en silicaatsmelt bij koolstof-onderverzadigde omstandigheden meerdere malen lager is dan eerdere studies met een grafietcapsule. Dit suggereert dat koolstof in een magma-oceaan misschien niet zo uitgeput is als eerder werd gedacht en dat er opnieuw onderzoek moest worden gedaan naar de verdeling van koolstof tussen de kern en de mantel.