Il carbonio è essenziale per la vita come la conosciamo e svolge un ruolo vitale in molti dei processi geologici del nostro pianeta, per non parlare dell'impatto che il carbonio rilasciato dall'attività umana ha sull'atmosfera e sugli oceani del pianeta. Nonostante questo, la quantità totale di carbonio sulla Terra rimane un mistero, perché gran parte di essa rimane inaccessibile nelle profondità del pianeta.

Nuovo lavoro pubblicato questa settimana in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze rivela come si è comportato il carbonio durante il violento periodo di formazione della Terra. I risultati possono aiutare gli scienziati a capire quanto carbonio esiste probabilmente nel nucleo del pianeta e i contributi che potrebbe dare all'attività chimica e dinamica che si verifica lì, incluso il movimento convettivo che alimenta il campo magnetico che protegge la Terra dalle radiazioni cosmiche.

Il nucleo terrestre è composto principalmente da ferro e nichel, ma la sua densità indica la presenza di altri elementi più leggeri, come il carbonio, silicio, ossigeno, zolfo, o idrogeno. È stato a lungo sospettato che ci fosse un enorme serbatoio di carbonio nascosto laggiù. Ma per tentare di quantificarlo, il team di ricerca ha utilizzato la mimica di laboratorio per capire come è entrato nel nucleo in primo luogo.

Il gruppo era composto da Rebecca Fischer dell'Università di Harvard, Elizabeth Cottrell e Marion Le Voyer della Smithsonian Institution, entrambi ex borsisti post-dottorato Carnegie, Kanani Lee dell'Università di Yale, e il compianto Erik Hauri di Carnegie, la memoria di cui gli autori riconoscono.

"Per comprendere il contenuto di carbonio della Terra attuale, siamo tornati all'infanzia del nostro pianeta, quando si è accresciuto dal materiale che circonda il giovane Sole e alla fine si è separato in strati chimicamente distinti:nucleo, mantello, e crosta, " ha detto Fischer. "Abbiamo deciso di determinare quanto carbonio è entrato nel nucleo durante questi processi".

Ciò è stato ottenuto da esperimenti di laboratorio che hanno confrontato la compatibilità del carbonio con i silicati che compongono il mantello con la sua compatibilità con il ferro che comprende il nucleo mentre era sotto le pressioni e le temperature estreme che si trovano nelle profondità della Terra durante il suo periodo di formazione.

"Abbiamo scoperto che nel mantello sarebbe rimasto più carbonio di quanto sospettassimo in precedenza, " ha spiegato Cottrell. "Ciò significa che il nucleo deve contenere quantità significative di altri elementi più leggeri, come silicio o ossigeno, entrambi sono più attratti dal ferro ad alte temperature."

Nonostante questa sorprendente scoperta, la maggior parte dell'inventario totale di carbonio della Terra probabilmente esiste nel nucleo. Ma costituisce ancora solo una componente trascurabile della composizione complessiva del nucleo.

"Globale, questo importante lavoro migliora la nostra comprensione di come il carbonio terrestre è stato accumulato durante il processo di formazione planetaria e sequestrato nel mantello e nel nucleo mentre si differenziavano chimicamente, " ha concluso Richard Carlson, Direttore del Laboratorio Terra e Pianeti di Carnegie, dove lavorava Hauri. "Vorrei solo che Erik fosse ancora con noi per vedere i risultati pubblicati questa settimana".