El carbono desgasificado de los mantos planetarios por la actividad volcánica juega un papel importante en el entorno de la superficie planetaria. Sin embargo, La forma en que se estableció el contenido de carbono en el manto de la Tierra aún no se conoce bien. Aquí mostramos que el manto de los embriones planetarios puede haber estado casi saturado con carbono por nuevos experimentos de alta presión y señalamos que la solubilidad en carbono del magma es muy consistente con el contenido de carbono estimado en los mantos terrestres y lunares.

Según la teoría de la formación de planetas, Los cuerpos rocosos como la Tierra se formaron mediante repetidas colisiones de materiales polvorientos. En este proceso, varios embriones planetarios del tamaño de Mercurio o Marte, fueron formados, y finalmente estos cuerpos se fusionaron y formaron planetas terrestres en nuestro sistema solar. Durante la formación de los embriones planetarios, era probable que el interior de estos cuerpos se fundiera debido al calor de los elementos de desintegración radiativa y una energía de colisión de los embriones planetarios. En este punto, hierro y silicato separados, y forman el núcleo metálico y el manto de silicato. La partición elemental ocurre entre el núcleo metálico y el manto, y los elementos siderófilos (amantes del hierro) se eliminan del manto.

Estudios anteriores han investigado experimentalmente la partición del carbono entre el núcleo líquido y el manto fundido en planetas terrestres. y señaló que el carbono dividido en el manto era mucho más pequeño que el contenido de carbono estimado en el manto de la Tierra en la actualidad. Por lo tanto, cómo y cuándo se entregó la mayor parte del carbono del manto de la Tierra era un gran misterio.

En experimentos anteriores, la muestra estaba saturada de carbono debido al uso de una cápsula de grafito. Sin embargo, dado el contenido de carbono en las condritas, que se consideran el componente principal de la tierra, es poco probable que la mayor parte de la Tierra esté saturada de carbono. Es más, La división del elemento entre dos fases varía con la concentración del elemento de interés, incluso si las condiciones de presión y temperatura son idénticas. Por lo tanto, Se debe tener cuidado cuando los resultados experimentales previos bajo condiciones saturadas de carbono se apliquen a planetas terrestres. Sin embargo, no se investigó el efecto de la concentración de carbono sobre su comportamiento de partición de silicato metálico. Investigadores de la Universidad de Ehime, Universidad de Kyoto, y la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología Marina-Terrestre (JAMSTEC) realizaron nuevos experimentos de alta presión sobre la partición del carbono entre el metal y el silicato utilizando materiales de partida condríticos y un SiO ₂ cápsula de vidrio en lugar de cápsula de grafito.

Como resultado, encontraron que el carbono se dividió en silicato fundido en la muestra usando un SiO ₂ la cápsula estaba casi saturada de carbono. Esto sugiere que si los embriones planetarios contenían la misma cantidad de carbono que la condrita, sus mantos también pueden haber estado casi saturados de carbono. Además, si la mezcla entre el núcleo metálico y el manto no fue eficiente durante el impacto de fusión de los embriones planetarios, se esperaría que el manto de los protoplanetas retenga cantidades casi saturadas de carbono. En efecto, la solubilidad del carbono en el magma que se equilibra con el hierro metálico es muy consistente con la del manto de la Tierra, lo que sugiere que el contenido de carbono en el manto de la Tierra puede ser una consecuencia natural de la división del carbono entre el núcleo y el manto durante la formación de la Tierra.