一项于2025年9月4日发表在《自然·通讯》上的最新研究，由牛津大学、利兹大学和伦敦大学学院的研究人员共同完成，揭示了地球内部核心的结晶过程与其碳含量之间存在着密切联系。研究团队通过模拟发现，核心中约3.8%的碳浓度可能是引发其固化的关键，这一发现表明碳在地球深处扮演了至关重要的角色。
固态内核对于维持地球磁场的稳定至关重要，而地球磁场保护着地球免受有害太阳辐射的侵袭。这项研究的成果为理解地球深部过程提供了重要的视角。研究采用了原子尺度的计算机模拟技术，对在极端温度和压力下铁的凝固过程进行了建模。模拟结果显示，碳的存在能够加速固态铁的成核，从而促进了内核的形成，而硅和硫等元素则被观察到会阻碍这一过程。自然环境研究理事会（NERC）为这项研究提供了资金支持。
此前，科学家们认为纯铁核心的结晶需要高达800至1000摄氏度的过冷度。然而，这项研究表明，当核心中碳含量达到3.8%时，所需的过冷度仅为约266摄氏度。这一显著降低的过冷度解释了为何在没有极端冷却的情况下，地球内核能够形成并维持其现有规模，这对于地球磁场的稳定至关重要。此外，研究还指出，核心的形成可能是在没有“成核种子”的情况下发生的，这解决了以往研究中关于这些种子在核心环境中可能溶解或熔化的难题。
利兹大学的阿尔弗雷德·威尔逊博士表示：“看到原子尺度的过程如何控制我们星球的基本结构和动力学，这是令人兴奋的。通过研究地球内部核心的形成过程，我们不仅在了解我们星球的过去，更是在一窥我们永远无法直接触及的区域的化学性质，并了解它未来可能如何演变。”这项研究为我们理解地球的形成和演化提供了宝贵的线索，也为行星科学的研究开辟了新的视野。