地球の内部核の結晶化と炭素含有量の間に強い関連性があることを示唆する新たな研究結果が、2025年9月4日にネイチャー・コミュニケーションズ誌に発表されました。オックスフォード大学、リーズ大学、ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンの研究者チームは、シミュレーションを通じて、地球の核に約3.8%の炭素が含まれている場合に内部核の固化が開始された可能性を提唱しています。この発見は、これまで推定されていたよりも多くの炭素が地球の核に存在し、それが固体の内部核の形成に不可欠であったことを示唆しています。
地球の内部核は、有害な太陽放射線から惑星を保護する地球の磁場を維持するために極めて重要です。この研究は、地球内部の深部プロセスに関する重要な洞察を提供し、惑星科学分野に広範な影響を与えています。地球の核の化学組成を理解することは、惑星の熱進化と磁場を駆動するメカニズムを把握するために不可欠です。
研究では、原子スケールのコンピューターシミュレーションを用いて、巨大な温度と圧力下での溶融鉄の凍結プロセスがモデル化されました。これらのシミュレーションは、炭素の存在が鉄の結晶化を促進し、それによって内部核の形成を助けることを示しました。対照的に、シミュレーションで検討されたケイ素や硫黄などの元素は、凍結プロセスを妨げることが観察されました。この研究は、英国自然環境研究会議（NERC）からの資金提供を受けて実施されました。
さらに、この研究は地球の核の形成時期に関する長年の議論にも新たなデータを提供しています。一部の科学者は20億年以上前に内部核が結晶化し始めたと主張する一方、他の科学者は5億年以上前というもっと若い年代を提唱しています。炭素の重要な役割を示唆する新たな証拠は、この長年の疑問を解決するのに役立つ可能性があります。研究では、地球の内部核が比較的少ない過冷却で形成された理由を説明する上で、炭素が重要な役割を果たしたことが示唆されています。具体的には、炭素が3.8%存在する場合、過冷却は
266℃
250℃で済むことが示され、これは観測された内部核の核生成とサイズを説明できる唯一の組成であるとされています。この発見は、地球の核の化学的性質が、これまで考えられていたよりもはるかに複雑であることを示しており、惑星の進化と磁場の生成メカニズムについての理解を深めるものです。