7 december 2021

Aardkern blijkt asymetrisch te groeien maar kantelen zal ze niet

Recent geofysisch onderzoek heeft aangetoond dat de ene helft van de aardkern, een vaste metalen bol, sneller groeit dan de andere helft. De asymetrische groei zal volgens de geofysici niet leiden tot het kantelen van de Aarde. De aardkern is het bolvormige, binnenste deel van de Aarde, dat zich uitstrekt van de onderkant van de aardmantel tot aan het middelpunt van de Aarde, welke zich op ruim 6300 km diepte bevindt. De aardkern is, sinds zijn ontstaan zo’n 4,5 miljard jaar geleden, in de loop van de tijd begonnen te kristalliseren toen de temperatuur in het centrum van de planeet daalde ‘onder het smeltpunt van ijzer bij extreme druk’, een groei van ongeveer 1 mm in de straal per jaar. Nieuw onderzoek o.l.v. seismoloog Daniel A. Frost, stelt dat deze toename in omvang mogelijk asymmetrisch is en dat het oostelijke deel van de binnenkern, onder Azië, sneller groeit dan het westelijke deel van de kern dat onder Amerika ligt. De asymetrische groei komt doordat de planeet sneller warmte uit sommige delen van de binnenkern (inner core) zuigt. Maar daar de vaste binnenkern onderhevig is aan zwaartekracht die de nieuwe groei gelijkmatig verdeelt door een proces van inwendige stroming, handhaaft zich de bolvorm van de binnenkern.

Aarde opbouw Credits; NASA/SSI

Metalen kern koelt af en stolt tot homogene bol
Directe observatie van de kern, zo enorm diep, is onmogelijk. Het gecombineerd werk van seismologen, geodynamici en materiaalfysici moet meer inzicht geven in de processen aldaar. Deze studie duidt op asymetrische kerngroei, en heeft weer nieuw inzicht gegeven in de vorming van de Aarde en haar magnetisch veld. De aardkern is 4,5 miljard jaar oud, in de eerste 200 miljoen jaar trok de zwaartekracht het zwaardere ijzer naar het centrum van de planeet en liet de rotsachtige silicaatmineralen achter om mantel en korst te vormen. Bij de vorming werd veel warmte vastgelegd in de planeet en het verlies van deze warmte en de opwarming door aanhoudend radioactief verval hebben sindsdien de evolutie van onze planeet gestimuleerd. Warmteverlies in het aardse centrum drijft de krachtige stroming in de buitenste kern van vloeibaar ijzer aan, die het magnetische veld van de aarde creëert. Afkoeling in het diepe binnenste van de aarde drijft de platentektoniek aan, die het planeetoppervlak vormt. Toen de aarde in de loop van de tijd afkoelde, daalde de temperatuur in het midden van de planeet uiteindelijk onder het smeltpunt van ijzer bij extreme druk, en de binnenste kern begon te kristalliseren. De binnenkern groeit nu elk jaar met een straal van ong. 1 mm, wat neerkomt op het stollen van 8000 ton gesmolten ijzer per seconde. Over miljarden jaren leidt dit tot een compleet vaste kern, waardoor de aarde zonder zijn beschermende magnetische veld achterblijft. Er zou uit deze stolling een homogene vaste bol gecreëerd moeten worden, maar dit is niet zo. Zo’n 30 jaar geleden realiseerde wetenschappers zich dat de snelheid van seismische golven die door de binnenkern reizen onverwachts varieerde. Dit suggereerde dat er ‘iets asymmetrisch’ aan de hand was. Met name de oostelijke helften (Azië, de Indische Oceaan en de westelijke Pacific) en westelijke helften (Amerika, Atlantische Oceaan en de oostelijke Pacific) van de binnenkern vertoonden variaties in seismische golfsnelheid.

M.b.v. nieuwe seismische data, geodynamische modellering en schattingen van hoe ijzerlegeringen zich onder hoge druk gedragen, ontdekte het team dat de oostelijke binnenkern onder de Bandazee van Indonesië sneller groeit dan de westelijke kant onder Brazilië. De oorzaak is dat de planeet sneller warmte uit sommige delen van de binnenkern zuigt dan uit andere delen. Daar echter de vaste binnenkern onderhevig is aan zwaartekracht die de nieuwe aangroei gelijkmatig verdeelt door een proces van inwendige stroming, wordt de bolvorm van de kern gehandhaafd. Dit houdt in dat er geen kantelingsgevaar is, hoewel deze ongelijke groei wel wordt geregistreerd in de seismische golfsnelheden in de binnenkern van de planeet. De onderzoekers stelden ook vast dat de binnenkern (inner core) – in het centrum van de hele kern die veel eerder gevormd is – tussen de 500 miljoen en 1500 miljoen jaar oud is, relatief jong dus. Een kanttekening bij deze studie is wel dat enkele fysieke aannames van de auteurs waar moeten zijn voor deze uitkomst. Hun model werkt bv alleen als de binnenkern bestaat uit één specifieke kristallijne fase van ijzer, waarover enige onzekerheid bestaat. Maar het is niet ongewoon dat planeten helften hebben die van elkaar verschillen. De korst aan de verre zijde van de maan is chemisch verschillend van de korst aan de andere kant. En op Mercurius en Jupiter is niet het oppervlak ongelijk, maar het magnetisch veld, dat geen spiegelbeeld vormt tussen noord en zuid.

Structuur Aarde Credits; University of Austin, TX/NASA

Mysterieuze nieuwe aardlaag ontdekt
Recent werd er nog een bijzonderheid aangaande de aardkern onthuld. Geofysici van de Australian National University ontdekten dat de
binnenkern van de aarde twee afzonderlijke lagen kan hebben – i.t.t. wat algemeen werd aangenomen. De aarde bezit vier hoofdlagen; korst, mantel, de buitenste en de binnenste kern. De fysici die hun onderzoek publiceerden in het Journal of Geophysical Research, ontdekten m.b.v. een zoekalgoritme, die duizenden modellen van de massieve kern van de aarde analyseerde en vergeleek met bestaande data over seismische golven, dat de binnenkern nog een verborgen laag zou herbergen. Volgens PhD-onderzoekster Joanne Stephenson werd dit idee decennia eerder geopperd maar nooit uitgezocht. Stephenson stelt dat deze ‘binnenste binnenkern’ van de aarde er mogelijk op duidt dat er zich een onbekende gebeurtenis in de geschiedenis van de aarde heeft voorgedaan: “We hebben bewijs gevonden dat kan duiden op een verandering in de structuur van ijzer, wat misschien twee afzonderlijke afkoelingsgebeurtenissen in de geschiedenis van de aarde suggereert.” Bronnen: TheNextWeb/The Conversation/NASA/ANU/University of Austin, Texas

Speak Your Mind

*

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.