O carbono desgaseificado dos mantos planetários por atividade vulcânica desempenha um papel importante no ambiente da superfície planetária. Contudo, como o conteúdo de carbono no manto da Terra foi estabelecido ainda é pouco conhecido. Aqui, mostramos que o manto de embriões planetários pode ter sido quase saturado com carbono por novos experimentos de alta pressão e apontamos que a solubilidade de carbono do magma é muito consistente com os conteúdos estimados de carbono nos mantos terrestres e lunares.

De acordo com a teoria da formação de planetas, corpos rochosos como a Terra foram formados por colisões repetidas de materiais empoeirados. Nesse processo, vários embriões planetários do tamanho de Mercúrio ou Marte, foram formadas, e eventualmente esses corpos se fundiram e formaram planetas terrestres em nosso sistema solar. Durante a formação dos embriões planetários, o interior desses corpos provavelmente se derreteria devido ao calor dos elementos de decomposição radiativa e uma energia colisional dos embriões planetários. Nesta fase, ferro e silicato separados, e formar o núcleo metálico e manto de silicato. A partição elementar ocorre entre o núcleo metálico e o manto, e os elementos siderófilos (amantes do ferro) são removidos do manto.

Estudos anteriores investigaram experimentalmente a partição de carbono entre o núcleo líquido e o manto derretido em planetas terrestres, e apontou que o carbono particionado no manto era muito menor do que o conteúdo de carbono estimado no manto da Terra hoje. Assim, como e quando a maior parte do carbono do manto da Terra foi liberado era um grande mistério.

Em experimentos anteriores, a amostra estava saturada com carbono devido ao uso de uma cápsula de grafite. Contudo, dado o conteúdo de carbono em condritos, que são considerados o principal bloco de construção da terra, é improvável que a maior parte da Terra esteja saturada de carbono. Além disso, a partição do elemento entre duas fases varia com a concentração do elemento de interesse, mesmo se as condições de pressão e temperatura forem idênticas. Assim, deve-se ter cuidado quando resultados experimentais anteriores sob condições saturadas de carbono se aplicam a planetas terrestres. No entanto, o efeito da concentração de carbono em seu comportamento de partição metal-silicato não foi investigado. Pesquisadores da Ehime University, Universidade de Kyoto, e a Agência Japonesa de Ciência e Tecnologia Marinha da Terra (JAMSTEC) conduziram novos experimentos de alta pressão sobre a partição de carbono entre metal e silicato usando materiais de partida condríticos e um SiO ₂ cápsula de vidro em vez de cápsula de grafite.

Como resultado, eles descobriram que o carbono foi dividido em silicato fundido na amostra usando um SiO ₂ a cápsula estava quase saturada de carbono. Isso sugere que, se os embriões planetários continham a quantidade semelhante de carbono à condrita, seus mantos também podem ter sido quase saturados com carbono. Além disso, se a mistura entre núcleo metálico e manto não foi eficiente durante o impacto de fusão de embriões planetários, o manto dos protoplanetas deveria reter quantidades quase saturadas de carbono. De fato, a solubilidade do carbono no magma em equilíbrio com o ferro metálico é muito consistente com a do manto da Terra, sugerindo que o conteúdo de carbono no manto da Terra pode ser uma consequência natural da partição núcleo-manto do carbono durante a formação da Terra.