Le carbone est essentiel à la vie telle que nous la connaissons et joue un rôle vital dans de nombreux processus géologiques de notre planète, sans parler de l'impact du carbone libéré par l'activité humaine sur l'atmosphère et les océans de la planète. Malgré cela, la quantité totale de carbone sur Terre reste un mystère, car une grande partie reste inaccessible dans les profondeurs de la planète.

Nouvel ouvrage publié cette semaine dans Actes de l'Académie nationale des sciences révèle comment le carbone s'est comporté pendant la période de formation violente de la Terre. Les résultats peuvent aider les scientifiques à comprendre combien de carbone existe probablement dans le noyau de la planète et les contributions qu'il pourrait apporter à l'activité chimique et dynamique qui s'y produit, y compris au mouvement convectif alimentant le champ magnétique qui protège la Terre du rayonnement cosmique.

Le noyau de la Terre est composé principalement de fer et de nickel, mais sa densité indique la présence d'autres éléments plus légers, comme le carbone, silicium, oxygène, soufre, ou hydrogène. On soupçonne depuis longtemps qu'il y a un énorme réservoir de carbone qui se cache là-bas. Mais pour tenter de le quantifier, l'équipe de recherche a utilisé le mimétisme en laboratoire pour comprendre comment il est entré dans le noyau en premier lieu.

Le groupe était composé de Rebecca Fischer de l'Université Harvard, Elizabeth Cottrell et Marion Le Voyer de la Smithsonian Institution, tous deux anciens boursiers postdoctoraux Carnegie, Kanani Lee de l'Université de Yale, et le regretté Erik Hauri de Carnegie, dont les auteurs reconnaissent la mémoire.

"Pour comprendre la teneur actuelle en carbone de la Terre, nous sommes retournés à l'enfance de notre planète, lorsqu'il s'est accumulé à partir de la matière entourant le jeune Soleil et s'est finalement séparé en couches chimiquement distinctes :noyau, manteau, et croûte, ", a déclaré Fischer. "Nous avons entrepris de déterminer la quantité de carbone entrée dans le noyau au cours de ces processus."

Cela a été accompli par des expériences de laboratoire qui ont comparé la compatibilité du carbone avec les silicates qui composent le manteau à sa compatibilité avec le fer qui comprend le noyau sous les pressions et températures extrêmes trouvées profondément à l'intérieur de la Terre pendant sa période de formation.

"Nous avons découvert que plus de carbone serait resté dans le manteau que nous ne le pensions auparavant, " a expliqué Cottrell. " Cela signifie que le noyau doit contenir des quantités importantes d'autres éléments plus légers, comme le silicium ou l'oxygène, qui deviennent tous deux plus attirés par le fer à haute température."

Malgré cette découverte surprenante, la majorité de l'inventaire total du carbone de la Terre existe probablement dans le noyau. Mais il ne représente toujours qu'une composante négligeable de la composition globale du noyau.

"Globalement, ce travail important améliore notre compréhension de la façon dont le carbone de la Terre a été accumulé au cours du processus de formation planétaire et séquestré dans le manteau et le noyau au fur et à mesure qu'ils se sont différenciés chimiquement, " a conclu Richard Carlson, Directeur du Laboratoire Terre et planètes de Carnegie, où Hauri travaillait. "Je souhaite seulement qu'Erik soit toujours avec nous pour voir les résultats publiés cette semaine."