Il nucleo terrestre ospita un serbatoio di carbonio interno ?
Due studi recenti suggeriscono che parte del carbonio della Terra potrebbe essere nascosto nel nucleo, rendendolo il più grande serbatoio di carbonio del pianeta. – 14 aprile 2015
La formazione della Terra è uno degli eventi più profondi della nostra storia. I meteoriti forniscono informazioni su alcuni dei materiali primordiali da cui si è formata la Terra. Tuttavia, le prove di elementi volatili come carbonio, azoto e idrogeno sono scomparse da tempo da queste capsule del tempo celeste. Affrontare le quantità e le origini degli elementi volatili sulla Terra è quindi estremamente impegnativo.
I serbatoi superficiali di carbonio sono generalmente ben documentati, ma l’interno profondo della Terra può contenere grandi scorte nascoste. Infatti, due studi recenti suggeriscono che parte del carbonio della Terra potrebbe essere nascosto nel nucleo, rendendolo il più grande serbatoio di carbonio del pianeta [1,2].
È ormai ampiamente accettato che il nucleo interno della Terra sia costituito da ferro cristallino legato con una piccola quantità di nichel e alcuni elementi più leggeri. Tuttavia, le onde sismiche chiamate onde S viaggiano attraverso il nucleo interno a circa la metà della velocità prevista per la maggior parte delle leghe ricche di ferro sotto pressioni rilevanti.
Alcuni ricercatori hanno attribuito le velocità dell’onda S alla presenza di liquido, mettendo in discussione la solidità del nucleo interno. Negli ultimi anni, la presenza di vari elementi luminosi, inclusi zolfo, carbonio, silicio, ossigeno e idrogeno, è stata proposta per spiegare il deficit di densità del nucleo terrestre.
Jackie Li della DCO (Università del Michigan, USA), Bin Chen (Università delle Hawaii, USA) e colleghi suggeriscono che il carburo di ferro, Fe 7 C 3 , fornisce una buona corrispondenza per la densità e le velocità del suono del nucleo interno della Terra in condizioni rilevanti [ 1].
“Il modello di un nucleo interno in carburo è compatibile con i vincoli cosmochimici, geochimici e petrologici esistenti, ma questa ipotesi provocatoria e speculativa richiede ancora ulteriori test”, ha affermato Li. “Se dovesse resistere a vari test, il modello implicherebbe che fino a due terzi del carbonio del pianeta è nascosto nella sua sfera centrale, rendendolo il più grande serbatoio di carbonio sulla Terra”.
In un documento complementare che faceva parte della sua tesi di dottorato, Clemens Prescher (Universität Bayreuth, Germania) e colleghi hanno simulato le alte pressioni e temperature del nucleo terrestre in una cella a incudine di diamante [2]. Hanno dimostrato che in queste condizioni, il carbonio si dissolve nel ferro per formare una fase stabile. Sebbene la fase del carburo di ferro sia la stessa Fe 7 C 3 prevista da Li e colleghi, la struttura è risultata diversa.
Mostrano anche che ad alte temperature e pressioni, Fe 7 C 3 mostra le proprietà elastiche, quasi “gommose”, previste dalle osservazioni sismologiche dirette del nucleo terrestre.
“Se il carbonio fosse l’unico elemento leggero nel nucleo, ci sarebbe più di cento volte più carbonio nel nucleo che in tutte le regioni della superficie terrestre e le rocce”, ha osservato Catherine McCammon del DCO, uno dei coautori senior.
Li e McCammon hanno entrambi presentato il loro lavoro al recente DCO International Science Meeting a Monaco di Baviera, dal 26 al 28 marzo 2015 .
Immagine: NASA/JPL – Tratto da: https://deepcarbon.net
https://www.nature.com/articles/ngeo2370
