Il carbonio degassato dai manti planetari dall'attività vulcanica svolge un ruolo importante nell'ambiente della superficie planetaria. Però, come sia stato stabilito il contenuto di carbonio nel mantello terrestre è ancora poco compreso. Qui mostriamo che il mantello degli embrioni planetari potrebbe essere stato quasi saturo di carbonio da nuovi esperimenti ad alta pressione e sottolineiamo che la solubilità del carbonio del magma è molto coerente con il contenuto di carbonio stimato nei manti terrestri e lunari.

Secondo la teoria della formazione dei pianeti, corpi rocciosi come la Terra si sono formati ripetendo collisioni da materiali polverosi. In questo processo, un numero di embrioni planetari delle dimensioni di Mercurio o Marte, si sono formati, e alla fine questi corpi si fusero insieme e formarono pianeti terrestri nel nostro sistema solare. Durante la formazione degli embrioni planetari, l'interno di questi corpi era verosimilmente fuso a causa del calore degli elementi di decadimento radiativo e dell'energia di collisione degli embrioni planetari. In questa fase, ferro e silicato separati, e formano il nucleo metallico e il mantello di silicato. La partizione elementare avviene tra il nucleo metallico e il mantello, e gli elementi siderofili (amante del ferro) vengono rimossi dal mantello.

Precedenti studi hanno studiato sperimentalmente la ripartizione del carbonio tra nucleo liquido e mantello fuso nei pianeti terrestri, e ha sottolineato che il carbonio partizionato nel mantello era molto più piccolo del contenuto di carbonio stimato nel mantello terrestre oggi. Così, come e quando la maggior parte del carbonio nel mantello terrestre è stato consegnato era un grande mistero.

In precedenti esperimenti, il campione è stato saturato di carbonio a causa dell'uso di una capsula di grafite. Però, dato il contenuto di carbonio nelle condriti che sono considerate il principale elemento costitutivo della terra, è improbabile che la massa della Terra sia satura di carbonio. Inoltre, la ripartizione dell'elemento tra due fasi varia con la concentrazione dell'elemento di interesse anche se le condizioni di pressione e temperatura sono identiche. Così, occorre prestare attenzione quando i precedenti risultati sperimentali in condizioni di saturazione di carbonio si applicano ai pianeti terrestri. Tuttavia, l'effetto della concentrazione di carbonio sul suo comportamento di partizionamento metallo-silicato non è stato studiato. Ricercatori dell'Università di Ehime, Università di Kyoto, e la Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC) hanno condotto nuovi esperimenti ad alta pressione sulla ripartizione del carbonio tra metallo e silicato utilizzando materiali di partenza condritici e un SiO ₂ capsula di vetro invece di una capsula di grafite.

Di conseguenza, hanno scoperto che il carbonio si è partizionato in silicato fuso nel campione utilizzando un SiO ₂ capsula era quasi satura di carbonio. Ciò suggerisce che se gli embrioni planetari contenessero la stessa quantità di carbonio della condrite, i loro manti potrebbero anche essere stati quasi saturati di carbonio. Inoltre, se la miscelazione tra nucleo metallico e mantello non fosse efficiente durante l'impatto di fusione degli embrioni planetari, ci si aspetterebbe che il mantello dei proto-pianeti conservi quantità quasi sature di carbonio. Infatti, la solubilità del carbonio nel magma che si equilibra con il ferro metallico è molto coerente con quella del mantello terrestre, suggerendo che il contenuto di carbonio nel mantello terrestre potrebbe essere una conseguenza naturale della ripartizione del carbonio tra nucleo e mantello durante la formazione della Terra.