佛羅里達(dá)州立大學(xué)和萊斯大學(xué)的新研究提供了對(duì)地球外核中碳含量的更好估計(jì)，這項(xiàng)工作表明外核可能是地球上碳元素的最大儲(chǔ)存庫(kù)。 這項(xiàng)研究發(fā)表在 《地球與環(huán)境通訊》 雜志上，估計(jì)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(gè)巨大的數(shù)量。研究人員估計(jì)，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(wèn)題之一，”共同作者M(jìn)ainak Mookherjee說(shuō)，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(lái)降低其密度。碳是一個(gè)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(jì)了地球上的碳總量。這項(xiàng)工作將地球上的碳含量的估計(jì)值細(xì)化到大約990ppm和超過(guò)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(wú)法進(jìn)入地球的核心部分，他們不得不使用間接的方法來(lái)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(jì)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(shí)，我們知道模擬與外核的實(shí)際化學(xué)成分相匹配，"主要作者和博士后研究員Suraj Bajgain說(shuō)。

科學(xué)家們以前曾試圖給出一個(gè)外核中碳含量的范圍。這項(xiàng)研究通過(guò)將其他輕元素--即氧、硫、硅、氫和氮--納入估計(jì)外核成分的模型，縮小了這個(gè)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(shuō)：“這是一個(gè)很自然的問(wèn)題，這些碳是從哪里來(lái)的，當(dāng)?shù)厍蛐纬蓵r(shí)，最初有多少碳被供應(yīng)?，F(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(kù)存是這項(xiàng)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(duì)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(bào)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(shuō)："在過(guò)去十年中，已經(jīng)有很多活動(dòng)使用宇宙化學(xué)和地球化學(xué)模型來(lái)確定地核的碳預(yù)算。“然而，這仍然是一個(gè)開(kāi)放的問(wèn)題，因?yàn)樵谖e過(guò)程和巖質(zhì)行星的構(gòu)件上有很多不確定的參數(shù)。這項(xiàng)研究的好處是，它提供了一個(gè)關(guān)于地球外核的現(xiàn)今碳預(yù)算的直接估計(jì)。因此，這將反過(guò)來(lái)幫助社區(qū)更好地確定可能的行星成分和早期過(guò)程。”

關(guān)鍵詞： 研究 地球外核 碳元素 碳元素