佛羅里達(dá)州立大學(xué)和萊斯大學(xué)的新研究提供了對地球外核中碳含量的更好估計，這項工作表明外核可能是地球上碳元素的最大儲存庫。 這項研究發(fā)表在 《地球與環(huán)境通訊》 雜志上，估計地球外核的0.3%至2.0%是碳。

盡管那里的碳的百分比很低，但由于外核如此之大，它仍然是一個巨大的數(shù)量。研究人員估計，外核含有5.5-36.8 × 10^24克的碳。

“了解地核的組成是固體地球科學(xué)的關(guān)鍵問題之一，”共同作者M(jìn)ainak Mookherjee說，他是地球、海洋和大氣科學(xué)系的地質(zhì)學(xué)副教授。“我們知道地核的主要成分是鐵，但鐵的密度比核心的密度大。在核心中一定有較輕的元素來降低其密度。碳是一個考慮因素，我們正在提供更好的制約因素，即那里可能有多少碳。”

以前的研究已經(jīng)估計了地球上的碳總量。這項工作將地球上的碳含量的估計值細(xì)化到大約990ppm和超過6400ppm之間。這將意味著地球的核心--包括外核和內(nèi)核--可能包含地球上93%至95%的碳。

由于人類無法進(jìn)入地球的核心部分，他們不得不使用間接的方法來分析它。研究小組將已知的穿越地球的壓縮聲波的速度與計算機(jī)模型進(jìn)行了比較，這些模型模擬了在地球外核的壓力和溫度條件下鐵、碳和其他輕元素的不同組成。

"當(dāng)我們模擬中的聲波速度與觀察到的聲波穿越地球的速度相匹配時，我們知道模擬與外核的實際化學(xué)成分相匹配，"主要作者和博士后研究員Suraj Bajgain說。

科學(xué)家們以前曾試圖給出一個外核中碳含量的范圍。這項研究通過將其他輕元素--即氧、硫、硅、氫和氮--納入估計外核成分的模型，縮小了這個可能的范圍。正如氫、氧和其他元素一樣，碳是一種生命必需的元素。它是使地球上的生命成為可能的部分原因。

Mookherjee說：“這是一個很自然的問題，這些碳是從哪里來的，當(dāng)?shù)厍蛐纬蓵r，最初有多少碳被供應(yīng)。現(xiàn)在大部分的碳位于哪里?它是如何存在的，它是如何在不同的位置之間轉(zhuǎn)移的?了解碳的總庫存是這項研究給我們的啟示。”

了解地球上存在多少碳，將有助于科學(xué)家提高對我們的星球和宇宙中其他地方的巖質(zhì)行星的組成的理解。

研究報告的共同作者、萊斯大學(xué)地球、環(huán)境和行星科學(xué)系的教授Rajdeep Dasgupta說："在過去十年中，已經(jīng)有很多活動使用宇宙化學(xué)和地球化學(xué)模型來確定地核的碳預(yù)算。“然而，這仍然是一個開放的問題，因為在吸積過程和巖質(zhì)行星的構(gòu)件上有很多不確定的參數(shù)。這項研究的好處是，它提供了一個關(guān)于地球外核的現(xiàn)今碳預(yù)算的直接估計。因此，這將反過來幫助社區(qū)更好地確定可能的行星成分和早期過程。”

關(guān)鍵詞： 研究 地球外核 碳元素 碳元素