Исследователи уточнили оценку количества углерода во внешнем ядре Земли
Новое исследование Университета штата Флорида и Университета Райса позволило получить более точную оценку количества углерода во внешнем ядре Земли. Работа предполагает, что ядро может быть крупнейшим резервуаром этого элемента на планете.
Исследование, опубликованное в журнале Communications Earth & Environment, оценивает содержание углерода во внешнем ядре в диапазоне от 0,3 до 2,0 процентов. Хотя процентное содержание невелико, абсолютная масса огромна из-за размеров внешнего ядра. По оценкам учёных, оно содержит от 5,5 до 36,8 × 1024 граммов углерода.
Эта работа также уточняет общее содержание углерода на планете до диапазона примерно от 990 до более чем 6400 частей на миллион. Это означает, что ядро Земли (включая и внешнее, и внутреннее) может содержать от 93 до 95 процентов всего планетарного углерода.
«Понимание состава ядра Земли — одна из ключевых проблем в науках о твёрдой Земле, — сказал соавтор Майнак Мукерджи. — Мы знаем, что ядро планеты в основном состоит из железа, но его плотность выше, чем у ядра. Значит, в ядре должны присутствовать более лёгкие элементы, снижающие его плотность. Углерод — один из кандидатов, и мы предоставляем более точные ограничения на его возможное количество».
Поскольку доступ к ядру Земли невозможен, для его анализа используются косвенные методы. Команда сравнила известную скорость распространения продольных сейсмических волн в Земле с компьютерными моделями, симулирующими различные составы из железа, углерода и других лёгких элементов при давлениях и температурах внешнего ядра. «Когда скорость звуковых волн в наших симуляциях совпала с наблюдаемой скоростью волн, проходящих через Землю, мы поняли, что моделируемый химический состав соответствует реальному», — пояснил ведущий автор Сурадж Баджгайн.
Новое исследование сужает возможный диапазон содержания углерода, включив в модели оценки состава ядра другие лёгкие элементы — кислород, серу, кремний, водород и азот.
«Понимание общего запаса углерода — вот то, что даёт нам понимание это исследование», — отметил Мукерджи. Знание того, сколько углерода существует на Земле, поможет учёным лучше понять состав как нашей планеты, так и каменистых планет в других частях Вселенной.