地球和月球地幔中的碳含量是如何确定的?


行星胚胎中碳的核-地幔分配示意图

根据行星形成的理论,通过重复尘土飞扬材料的碰撞形成地球等岩石体。

在该过程中,形成了许多汞或火星大小的行星胚胎,最终这些机构在我们的太阳系中合并在一起和形成的地面行星。在形成行星胚胎期间,由于通过辐射衰减元件和行星胚胎的碰撞能量,这些体的内部可能被熔化。在这个阶段,铁和硅酸盐分开,形成金属芯和硅酸盐罩。在金属芯和地幔之间发生元素分隔,并从地幔中除去披肩(熨斗爱力)元件。

以前的研究在地面行星中进行了实验研究的液体和熔融地幔之间的碳分配,并指出将碳分配到地幔中,比今天地球地幔的估计碳含量小得多。因此,地球地幔中的大多数碳如何递送是一个伟大的谜团。

在先前的实验中,由于使用石墨胶囊,将样品用碳饱和。然而,鉴于被认为是地球的主体建筑块的软骨质中的碳含量,散装地球不太可能饱和碳。此外,即使压力和温度条件是相同的,两个相之间的元件分区也随着感兴趣元素的浓度而变化。

因此,必须在碳饱和条件下的先前实验结果适用于地面行星时进行护理。然而,未研究碳浓度对其金属硅酸盐分配行为的影响。京都大学,京都大学和日本海地科学与技术委员会研究人员(JAMSTEC)对金属和硅酸盐之间的碳分配进行了新的高压实验,使用硅酸盐起始材料和SiO2玻璃胶囊代替石墨胶囊。

结果,它们发现使用SiO 2胶囊在样品中分配到熔融硅酸盐中的碳几乎饱和碳。这表明,如果行星胚胎含有类似的碳作为Chondrite,它们的碎片也可能几乎饱和碳。另外,如果金属芯和幔之间的混合在行星胚胎的合并影响过程中没有有效,则预期原型的地幔将保持几乎饱和的碳。

实际上,碳在岩浆中与金属铁平衡的溶解度与地球的地幔中的情况非常一致,表明地球地幔中的碳含量可能是在地球形成期间碳的核心地幔分配的自然后果。

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