Нове дослідження, опубліковане 4 вересня 2025 року в журналі Nature Communications, проливає світло на ключову роль вуглецю у формуванні твердого внутрішнього ядра Землі. Вчені з Оксфордського університету, Лідського університету та Університетського коледжу Лондона, використовуючи передові комп'ютерні симуляції на атомному рівні, припускають, що концентрація вуглецю близько 3,8% у ядрі могла ініціювати його кристалізацію.
Ці висновки свідчать про те, що вуглець є більш поширеним у ядрі Землі, ніж вважалося раніше, і відіграв вирішальну роль у розвитку твердого внутрішнього ядра. Тверде внутрішнє ядро є життєво важливим для підтримки магнітного поля Землі, яке захищає планету від шкідливого сонячного випромінювання. Дослідження, підтримане грантом від Ради з природничих досліджень (NERC), пропонує глибоке розуміння процесів, що відбуваються в надрах Землі, та має ширші наслідки для планетарної науки.
Розуміння хімічного складу ядра Землі є фундаментальним для усвідомлення теплової еволюції планети та механізмів, що керують її магнітним полем. Симуляції показали, що наявність вуглецю прискорює нуклеацію твердого заліза, сприяючи утворенню внутрішнього ядра. На противагу цьому, такі елементи, як кремній та сірка, які також розглядалися в моделюванні, фактично перешкоджають процесу замерзання.
Це відкриття суперечить попереднім припущенням про значну роль кремнію та сірки у формуванні ядра. Дослідження також виявило, що для початку кристалізації ядра, яке містить 3,8% вуглецю, потрібне лише 266°C переохолодження, що значно менше, ніж вимагалося б для чистого заліза (близько 800-1000°C). Це пояснює, чому внутрішнє ядро могло сформуватися без екстремального переохолодження, яке раніше вважалося необхідним.
Ці результати також допомагають вирішити давню загадку щодо часу формування внутрішнього ядра. Хоча деякі вчені припускають, що воно почало кристалізуватися понад два мільярди років тому, інші вказують на вік менше півмільярда років. Нові дані про роль вуглецю можуть допомогти уточнити ці оцінки.
Дослідження підкреслює, що без вуглецю тверде внутрішнє ядро Землі могло б взагалі не сформуватися, що мало б катастрофічні наслідки для магнітного поля планети та, відповідно, для життя на її поверхні.