Ny forskning från Florida State University och Rice University ger en bättre uppskattning av mängden kol i jordens yttre kärna, och arbetet tyder på att kärnan kan vara planetens största reservoar av det elementet.

Forskningen, publiceras i tidskriften Kommunikation Jord &Miljö , uppskattar att 0,3 till 2,0 procent av jordens yttre kärna är kol.

Även om andelen kol där är låg, det är fortfarande enormt mycket eftersom den yttre kärnan är så stor. Forskarna uppskattade att den yttre kärnan innehåller mellan 5,5 och 36,8 × 10 ²⁴ gram kol – ett oerhört antal.

"Att förstå sammansättningen av jordens kärna är ett av de viktigaste problemen inom solid-earth-vetenskapen, " sa medförfattaren Mainak Mookherjee, en docent i geologi vid Department of Earth, Havet och atmosfärisk vetenskap. "Vi vet att planetens kärna till stor del är järn, men järnets densitet är större än kärnans. Det måste finnas lättare element i kärnan som minskar dess densitet. Kol är ett övervägande, och vi ger bättre begränsningar för hur mycket som kan finnas där."

Tidigare forskning har uppskattat den totala mängden kol på planeten. Detta arbete förfinar uppskattningarna för jordens kolinnehåll till ett intervall mellan cirka 990 ppm och mer än 6, 400 delar per miljon. Det skulle innebära att jordens kärna – som inkluderar både den yttre och den inre kärnan – kan innehålla 93 till 95 procent av planetens kol.

Eftersom människor inte kan komma åt jordens kärna, de måste använda indirekta metoder för att analysera det. Forskargruppen jämförde den kända hastigheten för kompressionsljudvågor som färdas genom jorden med datormodeller som simulerade olika sammansättningar av järn, kol och andra lätta element vid tryck- och temperaturförhållandena i jordens yttre kärna.

"När ljudvågornas hastighet i våra simuleringar matchade den observerade hastigheten för ljudvågor som färdades genom jorden, vi visste att simuleringarna matchade den faktiska kemiska sammansättningen av den yttre kärnan, " sa huvudförfattare och postdoktor Suraj Bajgain.

Forskare har försökt att ge ett intervall av mängden kol i den yttre kärnan tidigare. Denna forskning begränsar det möjliga området genom att inkludera andra lätta element - nämligen syre, svavel, kisel, väte och kväve – i modellerna som uppskattar den yttre kärnans sammansättning.

Precis som väte och syre och andra grundämnen, kol är ett livsnödvändigt element. Det är en del av det som gör livet möjligt på jorden.

"Det är en naturlig fråga att fråga varifrån detta kol som vi alla är gjorda av kom och hur mycket kol som ursprungligen tillfördes när jorden bildades, " sa Mookherjee. "Var finns huvuddelen av kolet nu? Hur har den bott och hur har den överförts mellan olika reservoarer? Att förstå det totala lagret av kol är vad den här studien ger oss insikt om."

Att veta hur mycket kol som finns på jorden kommer att hjälpa forskare att förbättra sin förståelse av sammansättningen av både vår planet och steniga planeter på andra håll i universum.

"Det har varit många aktiviteter under det senaste decenniet för att bestämma kolbudgeten för jordens kärna med hjälp av kosmokemiska och geokemiska modeller, " sa studiens medförfattare Rajdeep Dasgupta, Maurice Ewing professor i jorden, Miljö- och planetvetenskaper vid Rice University. "Dock, det förblev en öppen fråga på grund av många osäkra parametrar på ackretionsprocessen och byggstenarna hos steniga planeter. Det som är snyggt med den här studien är att den ger en direkt uppskattning av jordens yttre kärnas nuvarande kolbudget. Därför, detta kommer i sin tur att hjälpa samhället att förbättra de möjliga planetariska ingredienserna och de tidiga processerna.