Nieuw onderzoek, gepubliceerd op 4 september 2025 in Nature Communications, suggereert een sterke link tussen de kristallisatie van de aardse binnenkern en het koolstofgehalte. Wetenschappers van de Universiteit van Oxford, de Universiteit van Leeds en University College London hebben via simulaties voorgesteld dat een koolstofconcentratie van ongeveer 3,8% in de kern de start van de solidificatie zou hebben ingeluid. Deze ontdekking impliceert dat koolstof overvloediger aanwezig is in de aardkern dan eerder werd geschat en cruciaal was voor de ontwikkeling van de solide binnenkern.
De solide binnenkern is essentieel voor het handhaven van het magnetisch veld van de aarde, dat de planeet beschermt tegen schadelijke zonnestraling. Het begrijpen van de chemische samenstelling van de aardkern is fundamenteel voor het doorgronden van de thermische evolutie van de planeet en de mechanismen die het magnetisch veld aandrijven. Het onderzoek maakte gebruik van computersimulaties op atomair niveau om het bevriezen van gesmolten ijzer onder immense temperaturen en drukken te modelleren. Deze simulaties gaven aan dat de aanwezigheid van koolstof de nucleatie van vast ijzer versnelt, wat de vorming van de binnenkern bevordert. Daarentegen bleken elementen zoals silicium en zwavel, die ook in de simulaties werden onderzocht, het bevriezingsproces te belemmeren.
Eerdere berekeningen suggereerden dat een aanzienlijke 'superkoeling' van 800-1000 °C nodig was om de kristallisatie van de kern te starten. Dit zou echter geleid hebben tot een veel grotere binnenkern en mogelijk het falen van het aardmagnetisch veld, wat niet overeenkomt met de geologische gegevens. De nieuwe simulaties tonen aan dat met een koolstofgehalte van 3,8% de benodigde superkoeling daalt tot slechts 266 °C. Dit is de enige bekende samenstelling die zowel de nucleatie als de waargenomen grootte van de binnenkern kan verklaren.
Dit suggereert dat koolstof, in tegenstelling tot silicium en zwavel die het bevriezen vertragen, een sleutelrol speelde in de efficiënte vorming van de binnenkern, mogelijk zelfs zonder de noodzaak van 'nucleatiezaden' die normaal gesproken nodig zijn om bevriezing te initiëren. De implicaties van dit onderzoek zijn veelzijdig. Het helpt niet alleen bij het ontrafelen van de geschiedenis van de aarde en de vorming van haar beschermende magnetische veld, maar biedt ook een nieuw perspectief op de chemische samenstelling van de kern. De bevindingen dragen bij aan een langlopend debat over de ouderdom van de solidificatie van de binnenkern, waarbij de rol van koolstof een cruciale factor kan zijn in het verfijnen van deze schattingen, die variëren van 500 miljoen tot meer dan 2,5 miljard jaar geleden. Het onderzoek werd financieel ondersteund door de Natural Environment Research Council (NERC).