Nieuw onderzoek van Florida State University en Rice University geeft een betere schatting van de hoeveelheid koolstof in de buitenste kern van de aarde, en het werk suggereert dat de kern het grootste reservoir van dat element op aarde zou kunnen zijn.

Het onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Communicatie Aarde &Milieu , schat dat 0,3 tot 2,0 procent van de buitenste kern van de aarde koolstof is.

Hoewel het koolstofpercentage daar laag is, het is nog steeds een enorme hoeveelheid omdat de buitenste kern zo groot is. De onderzoekers schatten dat de buitenste kern tussen de 5,5 en 36,8 × 10 . bevat ²⁴ gram koolstof — een enorm aantal.

"Het begrijpen van de samenstelling van de kern van de aarde is een van de belangrijkste problemen in de vaste-aardwetenschappen, " zei co-auteur Mainak Mookherjee, een universitair hoofddocent geologie bij de afdeling Aarde, Oceaan en Atmosferische Wetenschap. "We weten dat de kern van de planeet grotendeels uit ijzer bestaat, maar de dichtheid van ijzer is groter dan die van de kern. Er moeten lichtere elementen in de kern zijn die de dichtheid verminderen. Koolstof is een overweging, en we zorgen voor betere beperkingen voor hoeveel er zou kunnen zijn."

Eerder onderzoek heeft de totale hoeveelheid koolstof op de planeet geschat. Dit werk verfijnt de schattingen voor het koolstofgehalte van de aarde tot een bereik tussen ongeveer 990 delen per miljoen en meer dan 6, 400 delen per miljoen. Dat zou betekenen dat de kern van de aarde - die zowel de buitenste als de binnenste kern omvat - 93 tot 95 procent van de koolstof van de planeet zou kunnen bevatten.

Omdat mensen geen toegang hebben tot de kern van de aarde, ze moeten indirecte methoden gebruiken om het te analyseren. Het onderzoeksteam vergeleek de bekende snelheid van samendrukkende geluidsgolven die door de aarde reizen met computermodellen die verschillende samenstellingen van ijzer simuleerden, koolstof en andere lichte elementen onder de druk- en temperatuuromstandigheden van de buitenste kern van de aarde.

"Toen de snelheid van de geluidsgolven in onze simulaties overeenkwam met de waargenomen snelheid van geluidsgolven die door de aarde reizen, we wisten dat de simulaties overeenkwamen met de feitelijke chemische samenstelling van de buitenste kern, " zei hoofdauteur en postdoctoraal onderzoeker Suraj Bajgain.

Wetenschappers hebben eerder geprobeerd een bereik te geven van de hoeveelheid koolstof in de buitenste kern. Dit onderzoek verkleint dat mogelijke bereik door andere lichte elementen op te nemen, namelijk zuurstof, zwavel, silicium, waterstof en stikstof - in de modellen die de samenstelling van de buitenste kern schatten.

Net als waterstof en zuurstof en andere elementen, koolstof is een levensessentieel element. Het maakt deel uit van wat het leven op aarde mogelijk maakt.

"Het is een natuurlijke vraag om te vragen waar deze koolstof vandaan komt waar we allemaal van gemaakt zijn en hoeveel koolstof oorspronkelijk werd geleverd toen de aarde werd gevormd, " zei Mookherjee. "Waar bevindt zich nu het grootste deel van de koolstof? Hoe heeft het gewoond en hoe is het overgedragen tussen verschillende reservoirs? Het begrijpen van de totale koolstofvoorraad is waar deze studie ons inzicht in geeft."

Weten hoeveel koolstof er op aarde is, zal wetenschappers helpen hun begrip van de samenstelling van zowel onze planeet als rotsplaneten elders in het universum te verbeteren.

"Er zijn de afgelopen tien jaar veel activiteiten geweest om het koolstofbudget van de kern van de aarde te bepalen met behulp van kosmochemische en geochemische modellen, " zei co-auteur Rajdeep Dasgupta, de Maurice Ewing hoogleraar aarde, Milieu- en planetaire wetenschappen aan de Rice University. "Echter, het bleef een open vraag vanwege veel onzekere parameters over het accretieproces en de bouwstenen van rotsplaneten. Het mooie van deze studie is dat het een directe schatting geeft van het huidige koolstofbudget van de buitenste kern van de aarde. Daarom, dit zal op zijn beurt de gemeenschap helpen om de mogelijke planetaire ingrediënten en de vroege processen beter in kaart te brengen.