Anche se il carbonio è uno degli elementi più abbondanti sulla Terra, in realtà è molto difficile determinare quanto ne esista al di sotto della superficie all'interno della Terra. L'analisi da parte di Marion Le Voyer ed Erik Hauri di Carnegie di cristalli contenenti magma del mantello completamente racchiuso con il suo contenuto di carbonio originale conservato ha raddoppiato i ritrovamenti conosciuti al mondo di carbonio del mantello. I risultati sono pubblicati in Comunicazioni sulla natura .

Globale, c'è molto sulla chimica del carbonio che ha luogo sotto la crosta terrestre che gli scienziati ancora non capiscono. In particolare, la quantità di carbonio nel mantello terrestre è stata oggetto di accesi dibattiti per decenni. Questo argomento è interessante perché la quantità di carbonio presente nel mantello è alla base dei processi geologici del nostro pianeta, compreso l'attivazione dell'attività vulcanica e il sostegno della biosfera. Colpisce anche la nostra atmosfera quando il gas di anidride carbonica viene rilasciato dalle eruzioni; le eruzioni vulcaniche hanno svolto un ruolo importante nelle variazioni climatiche preistoriche.

Ma è difficile misurare la quantità di carbonio che esiste sotto la superficie terrestre. Gli scienziati possono studiare le rocce ignee che si sono formate quando il mantello si scioglie, chiamato magma, salì in superficie, eruttò come lava, e indurito di nuovo per creare una roccia che si chiama basalto. Però, il processo di ascesa ed eruzione rilascia quasi tutto il carbonio del magma sotto forma di anidride carbonica, il che rende le rocce basaltiche eruttate scarsi indicatori della quantità di carbonio presente nei magmi da cui si sono formate.

"Ecco come avvengono le eruzioni esplosive, " ha spiegato Hauri. "L'improvvisa catastrofica perdita di gas che, prima dell'eruzione, si è dissolto nel magma ad alta pressione, ma durante l'eruzione non ha altro posto dove andare, non lasciando alcuna traccia post-eruzione nel basalto indurito della quantità di carbonio una volta presente."

Ma Le Voyer, Hauri, e il loro team ha analizzato alcuni campioni di basalto della dorsale medio-atlantica equatoriale che contenevano minuscole inclusioni magmatiche precedentemente non studiate, piccole sacche di magma puro che erano completamente intrappolate all'interno di cristalli solidi che le proteggevano dal degassamento durante la risalita e l'eruzione del magma. L'analisi ha mostrato che queste inclusioni avevano intrappolato il loro contenuto di carbonio originale prima di essere eruttate sul fondo del mare.

"Questa è solo la seconda volta che vengono trovati e analizzati campioni di magma contenenti il ​​loro contenuto di carbonio originale, raddoppiando la nostra conoscenza della chimica del carbonio della regione, " Ha detto Hauri.

Anche i primissimi campioni contenenti il ​​loro carbonio originale sono stati rivelati al Carnegie, da Hauri e dal professore della Brown University Alberto Saal, nel 2002. Quei campioni provenivano dal fondale marino del Pacifico. Il confronto dei dati per questi due campioni ha rivelato che il contenuto di carbonio del mantello è molto meno uniforme di quanto gli scienziati avessero previsto in precedenza, variando fino a due ordini di grandezza in diverse parti del mantello.

"La nostra scoperta che il carbonio del mantello ha una distribuzione più complessa di quanto si pensasse in precedenza ha molte implicazioni su come i processi del mantello possono variare in base alla posizione, " ha aggiunto Le Voyer, che ha condotto questa ricerca come postdoc al Carnegie ed è ora all'Università del Maryland.