Un'illustrazione della struttura della Terra da una simulazione di ricerca per indagare sulla composizione del nucleo esterno del pianeta. Le sfere scure nel nucleo rappresentano il ferro e le sfere marrone chiaro rappresentano gli atomi di carbonio. Il percorso preso dagli atomi di carbonio durante la simulazione è mostrato dalle linee tan. Attestazione:Suraj Bajgain
Una nuova ricerca della Florida State University e della Rice University fornisce una stima migliore della quantità di carbonio nel nucleo esterno della Terra, e il lavoro suggerisce che il nucleo potrebbe essere il più grande serbatoio del pianeta di quell'elemento.
La ricerca, pubblicato sulla rivista Comunicazioni Terra &Ambiente , stima che dallo 0,3 al 2,0 percento del nucleo esterno della Terra sia carbonio.
Sebbene la percentuale di carbonio sia bassa, è ancora una quantità enorme perché il nucleo esterno è così grande. I ricercatori hanno stimato che il nucleo esterno contiene tra 5,5 e 36,8 × 10 24 grammi di carbonio:un numero immenso.
"Comprendere la composizione del nucleo terrestre è uno dei problemi chiave nelle scienze della terra solida, " ha detto il co-autore Mainak Mookherjee, professore associato di geologia presso il Dipartimento della Terra, Scienza dell'oceano e dell'atmosfera. "Sappiamo che il nucleo del pianeta è in gran parte di ferro, ma la densità del ferro è maggiore di quella del nucleo. Ci devono essere elementi più leggeri nel nucleo che ne riducano la densità. Il carbonio è una considerazione, e stiamo fornendo vincoli migliori su quanto potrebbe esserci."
Ricerche precedenti hanno stimato la quantità totale di carbonio sul pianeta. Questo lavoro affina le stime per il contenuto di carbonio della Terra in un intervallo compreso tra circa 990 parti per milione e più di 6, 400 parti per milione. Ciò significherebbe che il nucleo della Terra, che include sia il nucleo esterno che il nucleo interno, potrebbe contenere dal 93 al 95 percento del carbonio del pianeta.
Perché gli umani non possono accedere al nucleo della Terra, devono usare metodi indiretti per analizzarlo. Il team di ricerca ha confrontato la velocità nota delle onde sonore di compressione che viaggiano attraverso la Terra con modelli informatici che simulavano diverse composizioni di ferro, carbonio e altri elementi leggeri alle condizioni di pressione e temperatura del nucleo esterno della Terra.
"Quando la velocità delle onde sonore nelle nostre simulazioni corrispondeva alla velocità osservata delle onde sonore che viaggiavano attraverso la Terra, sapevamo che le simulazioni corrispondevano alla composizione chimica effettiva del nucleo esterno, ", ha affermato l'autore principale e ricercatore post-dottorato Suraj Bajgain.
Gli scienziati hanno già tentato di fornire un intervallo della quantità di carbonio nel nucleo esterno. Questa ricerca restringe quella gamma possibile includendo altri elementi leggeri, vale a dire ossigeno, zolfo, silicio, idrogeno e azoto, nei modelli che stimano la composizione del nucleo esterno.
Proprio come l'idrogeno, l'ossigeno e altri elementi, il carbonio è un elemento essenziale per la vita. Fa parte di ciò che rende possibile la vita sulla Terra.
"È una domanda naturale chiedersi da dove viene questo carbonio di cui siamo tutti fatti e quanto carbonio è stato originariamente fornito quando si è formata la Terra, " Mookherjee ha detto. "Dov'è la maggior parte del carbonio che risiede ora? Come risiede e come si è trasferito tra diversi bacini idrici? Comprendere l'inventario totale del carbonio è ciò su cui questo studio ci fornisce informazioni".
Sapere quanto carbonio esiste sulla Terra aiuterà gli scienziati a migliorare la loro comprensione della composizione sia del nostro pianeta che dei pianeti rocciosi in altre parti dell'universo.
"Ci sono state molte attività nell'ultimo decennio per determinare il bilancio del carbonio del nucleo terrestre usando modelli cosmochimici e geochimici, ", ha affermato il coautore dello studio Rajdeep Dasgupta, il Maurice Ewing Professore di Terra, Scienze ambientali e planetarie alla Rice University. "Però, è rimasta una questione aperta a causa di molti parametri incerti sul processo di accrescimento e sui mattoni dei pianeti rocciosi. Ciò che è accurato in questo studio è che fornisce una stima diretta dell'attuale bilancio del carbonio del nucleo esterno della Terra. Perciò, questo a sua volta aiuterà la comunità a racchiudere meglio i possibili ingredienti planetari e i primi processi.
