Une illustration de la structure de la Terre à partir d'une simulation de recherche pour étudier la composition du noyau externe de la planète. Les sphères sombres dans le noyau représentent le fer et les sphères beiges représentent les atomes de carbone. Le chemin emprunté par les atomes de carbone lors de la simulation est représenté par les lignes de bronzage. Crédit :Suraj Bajgain
De nouvelles recherches de la Florida State University et de la Rice University fournissent une meilleure estimation de la quantité de carbone dans le noyau externe de la Terre, et le travail suggère que le noyau pourrait être le plus grand réservoir de cet élément de la planète.
La recherche, publié dans la revue Communications Terre &Environnement , estime que 0,3 à 2,0 pour cent du noyau externe de la Terre est du carbone.
Bien que le pourcentage de carbone y soit faible, c'est toujours une quantité énorme parce que le noyau externe est si grand. Les chercheurs ont estimé que le noyau externe contient entre 5,5 et 36,8 × 10 24 grammes de carbone, un nombre immense.
« Comprendre la composition du noyau de la Terre est l'un des problèmes clés des sciences de la Terre solide, " a déclaré le co-auteur Mainak Mookherjee, professeur agrégé de géologie au Département de la Terre, Sciences de l'océan et de l'atmosphère. "Nous savons que le noyau de la planète est en grande partie du fer, mais la densité du fer est supérieure à celle du noyau. Il doit y avoir des éléments plus légers dans le noyau qui réduisent sa densité. Le carbone est une considération, et nous fournissons de meilleures contraintes quant à la quantité qui pourrait être là. "
Des recherches antérieures ont estimé la quantité totale de carbone sur la planète. Ce travail affine les estimations de la teneur en carbone de la Terre à une fourchette comprise entre environ 990 parties par million et plus de 6, 400 parties par million. Cela signifierait que le noyau de la Terre, qui comprend à la fois le noyau externe et le noyau interne, pourrait contenir 93 à 95 % du carbone de la planète.
Parce que les humains ne peuvent pas accéder au noyau de la Terre, ils doivent utiliser des méthodes indirectes pour l'analyser. L'équipe de recherche a comparé la vitesse connue des ondes sonores de compression traversant la Terre à des modèles informatiques simulant différentes compositions de fer, le carbone et d'autres éléments légers aux conditions de pression et de température du noyau externe de la Terre.
« Lorsque la vitesse des ondes sonores dans nos simulations correspondait à la vitesse observée des ondes sonores traversant la Terre, nous savions que les simulations correspondaient à la composition chimique réelle du noyau externe, ", a déclaré l'auteur principal et chercheur postdoctoral Suraj Bajgain.
Les scientifiques ont déjà tenté de donner une fourchette de la quantité de carbone dans le noyau externe. Cette recherche réduit cette gamme possible en incluant d'autres éléments légers, à savoir l'oxygène, soufre, silicium, l'hydrogène et l'azote - dans les modèles estimant la composition du noyau externe.
Tout comme l'hydrogène et l'oxygène et d'autres éléments, le carbone est un élément essentiel à la vie. Cela fait partie de ce qui rend la vie possible sur Terre.
"C'est une question naturelle de se demander d'où vient ce carbone dont nous sommes tous faits et quelle quantité de carbone a été fournie à l'origine lorsque la Terre s'est formée, " dit Mookherjee. " Où réside la majeure partie du carbone maintenant ? Comment a-t-il résidé et comment s'est-il transféré entre les différents réservoirs ? Comprendre l'inventaire total du carbone est ce à quoi cette étude nous donne un aperçu."
Savoir combien de carbone existe sur Terre aidera les scientifiques à améliorer leur compréhension de la composition de notre planète et des planètes rocheuses ailleurs dans l'univers.
"Il y a eu beaucoup d'activités au cours de la dernière décennie pour déterminer le bilan carbone du noyau de la Terre à l'aide de modèles cosmochimiques et géochimiques, " a déclaré Rajdeep Dasgupta, co-auteur de l'étude, le professeur Maurice Ewing de la Terre, Sciences environnementales et planétaires à l'Université Rice. "Toutefois, cela restait une question ouverte en raison de nombreux paramètres incertains sur le processus d'accrétion et les éléments constitutifs des planètes rocheuses. Ce qui est intéressant avec cette étude, c'est qu'elle fournit une estimation directe du bilan carbone actuel du noyau externe de la Terre. Par conséquent, cela aidera à son tour la communauté à mieux encadrer les ingrédients planétaires possibles et les premiers processus.
