Een gloeiende bal van ijzer en nikkel zo groot als een kleine planeet, die zich op circa 5000 kilometer onder je voeten bevindt.
De aardkern is altijd in mysterie gehuld geweest, omdat we uiteraard nog nooit in het duizend graden hete hart van onze planeet zijn geweest.
Maar nu hebben Chinese wetenschappers nader gekeken naar seismische golven van aardbevingen die zijn doorgedrongen tot de binnenste lagen van de aarde, en mogelijk een opmerkelijke ontdekking gedaan die bijdraagt aan een verhit debat. De studie is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Geoscience.
Aardbeving geeft geheimen prijs
De wetenschappers van de universiteit van Peking menen bewijs te hebben gevonden dat de binnenkern met een diameter van 1300 kilometer de laatste tijd iets langzamer draait, en dat de kern misschien zelfs de andere kant op zal gaan draaien als de afgelopen decennia het geval was.
Het team kwam tot deze conclusie door te analyseren na hoeveel tijd de seismische golven van verschillende aardbevingen van de laatste 60 jaar die de binnenste lagen zijn binnengedrongen, er aan de andere kant weer uit kwamen.
Volgens de onderzoekers lieten de golven zien dat de binnenkern van de aarde tot 2009 iets sneller draaide dan de mantel en het aardoppervlak. Daarna lijkt de kern een beetje vertraagd te zijn en gewoon de rotatie van de mantel en de korst te volgen. En nu denkt het team dat de rotatie de andere kant op zal gaan.
Wetenschappers: ‘Het is niet de eerste keer’
Volgens het team is het niet voor het eerst dat de ijzeren bol een adempauze neemt.
Begin jaren 1970 namen ze ook al een merkwaardige verandering in de seismische golven waar, wat erop duidt dat de vertraging een patroon vormt waarin de binnenkern ongeveer om de 70 jaar de andere kant op gaat draaien.
GA MEE OP REIS: De aardkern is een laagjestaart van extremen
De korst vormt de helft van de buitenste, stijve laag van de aarde, met de continenten en de zeebodem. De korst verschilt qua materialen van de mantel daaronder. Zo zijn de korstmaterialen verrijkt met silicium, uranium en kalium. Het is een mozaïek van gesteenten die een reeks geologische processen hebben ondergaan.
Diepte: 0-75 km
Temperatuur: 0-400 °C
De mantel is een gebied in het binnenste van de aarde met een vrij uniforme chemische samenstelling. De mantel loopt van het onderste deel van de lithosfeer tot aan de buitenkern van de aarde. Onderin is de mantel circa 4000 °C heet, en een deel van die hitte komt naar boven. Bij de overgang naar de korst is de temperatuur circa 500 °C.
Diepte: 75-2900 km
Temperatuur: 500-4000 °C
De buitenkern is vloeibaar en bestaat uit ijzer en elementen die door ijzer worden aangetrokken, zoals nikkel. Het aardmagnetisch veld wordt hier opgewekt door de stromen in het vloeibare materiaal. Geologen hebben op basis van seismisch onderzoek berekend dat de buitenkern vloeibaar is. Dat hij van ijzer is, maken ze op uit kennis van de totale massa van de aarde.
Diepte: 2900-5000 km
Temperatuur: 4000-4500 °C
De binnenkern is vast en bestaat, net als de buitenkern, vooral uit ijzer en nikkel. Vermoedelijk is een groot deel van de edelmetalen van de aarde (waaronder goud en platina) hier ook beland. De ijzeren kern is circa 500 miljoen jaar na het ontstaan van de planeet gevormd, en volgens sommige wetenschappers als één enorm ijzerkristal.
Diepte: 5000-6370 km
Temperatuur: 4500-7000 °C
Allerlei theorieën
De rotatie van de binnenkern van de aarde is op zijn zachtst gezegd een heet hangijzer in de wetenschap, en het is lang niet de eerste keer dat onderzoekers nieuwe theorieën presenteren over de beweging van de gloeiende ijzeren massa. In 2004 stelden onderzoekers van Columbia University bijvoorbeeld vast dat de kern sneller draaide dan de aardbodem. In 2011 ontdekten wetenschappers dat hij veel langzamer draait dan we dachten.
En in 2021 dachten geofysici van University of Southern California dat de binnenkern in cycli beweegt van zes jaar de ene en zes jaar de andere kant op.
De ontdekking van de vaste binnenkern van de aarde
De Deense seismoloog en geodeet Inge Lehmann (1888-1993) besteedde een groot deel van haar lange leven aan het bestuderen van de snelheid van aardbevingsgolven in de aardkern. Al in 1936 betoogde ze dat de aarde een binnenkern heeft van vast materiaal met een hogere snelheid.
De ontdekking was van grote invloed op ons begrip van de structuur van de aarde. Maar het grootste deel van haar leven worstelde Lehmann om erkenning te krijgen in de door mannen gedomineerde wetenschappelijke wereld in Denemarken. In het buitenland, en vooral in de VS, kreeg ze echter alom erkenning, en van de universiteit van Kopenhagen ontving ze in 1965 een gouden medaille en in 1968 een eredoctoraat.
‘We weten meer over de zon’
De nieuwe 70-jaarstheorie stuit alom op scepsis. Maar het is geen wonder dat er zo veel verschillende theorieën zijn. Chris Finlay, hoogleraar aan DTU Space, de ruimtetak van de Deense TU, licht het toe.
Hij maakt zelf geen deel uit van de nieuwe studie, maar onderzoekt het aardmagnetisch veld en heeft in het verleden zelf gegevens van satellieten gebruikt om de aardkern te bestuderen.
‘De binnenste kern is het deel van de aarde waar we het minst over weten – we weten zelfs meer over de zon dan over wat er binnenin gebeurt. Dat komt omdat er 5000 kilometer gesteente en vloeibaar metaal tussen ons en de kern ligt, waardoor die uiterst moeilijk te bestuderen is,’ legt hij uit.
Zoals een diagnose zonder tests
Door die lange, onoverbrugbare afstand moeten we afgaan op indirecte waarnemingen, zoals seismische golven of veranderingen in het aardmagnetisch veld. Dat is als het onderzoeken van een ziekte in het lichaam zonder daar direct monsters van te nemen. Daarom vindt Finlay niet dat het nieuwe onderzoek moet worden opgevat als een definitief antwoord op wat er binnenin de aarde gebeurt.
‘Dit onderzoek maakt deel uit van een proces om meer te weten te komen over deze verborgen plek op onze planeet. Maar dit verhaal krijgt een heel lang staartje – er staat nog geen punt achter,’ legt hij uit.
De vraag is: Moeten we ons druk maken over wat er gebeurt in een gloeiend hete bel duizenden kilometers onder onze voeten? Ja, vindt de hoogleraar, want het kan ons iets vertellen over wat er gebeurt met ons natuurlijke schild tegen straling uit de ruimte: het magnetisch veld van de aarde.
‘De bewegingen van het vloeibare deel van de kern, dat vlak naast de binnenste, vaste kern ligt, wekken het aardmagnetisch veld op. Het vloeibare deel is als een hete zee van metaal, met turbulente bewegingen die de binnenste kern meetrekken. De twee delen van de kern vormen zeg maar een stel, en dus hangt de rotatie van de binnenkern ook nauw samen met wat er met ons magnetisch veld gebeurt,’ legt hij uit.