Принято считать, что поверхности планет были покрыты расплавленным силикатом, «океаном магмы», во время образования планет земной группы. В глубоком магматическом океане железо отделяется от силиката, тонет и в конечном итоге образует металлическое ядро. На этой стадии произошло бы элементарное разделение между металлическим ядром и океаном магмы, и сидерофильные элементы были бы удалены из океана магмы. Такой химически дифференцированный океан магмы сформировал современную мантию Земли.
Предыдущие исследования экспериментально исследовали распределение углерода между жидким железом и силикатным расплавом в условиях высокого давления и обнаружили, что земной магматический океан должен быть более обедненным углеродом, чем в настоящее время. Таким образом, как и когда было установлено содержание углерода в мантии Земли, все еще плохо изучено.
Во всех предыдущих исследованиях использовалась графитовая капсула, поэтому образец был насыщен углеродом.
Однако основная масса Земли вряд ли будет насыщена углеродом, учитывая содержание углерода в хондритах, которые считаются строительными блоками Земли. Кроме того, известно, что коэффициент распределения зависит от объемной концентрации интересующего элемента, даже если условия эксперимента идентичны.
Чтобы исследовать влияние объемной концентрации углерода на его поведение разделения жидкого силиката металла и силиката, исследователи из Университета Эхиме, Университета Киото и JAMSTEC провели новые эксперименты по разделению углерода в условиях недонасыщенности углеродом с использованием капсулы из нитрида бора.
Новый экспериментальный результат показывает, что коэффициент распределения углерода между жидким железом и силикатным расплавом в условиях недосыщенности углеродом в несколько раз ниже, чем в предыдущих исследованиях с использованием графитовой капсулы.
Это говорит о том, что углерод в магматическом океане, возможно, был не так истощен, как считалось ранее, и требует повторного исследования разделения углерода на ядро и мантию.