Zo’n 5000 kilometer onder onze voeten kolkt vloeibaar ijzer rond een vaste kern, die het magnetisch veld van de aarde vormt.
Hoewel dit veld niet zichtbaar is, hoef je maar naar foto’s van Mars te kijken om te zien hoe de aarde eraan toe zou zijn zonder dit schild dat ons tegen straling beschermt.
Circa 565 miljoen jaar geleden daalde de sterkte van het aardmagnetisch veld ineens met 10 procent ten opzichte van nu.
Maar de aarde kreeg het veld weer op de rails, en kort daarop ontstond overal op onze planeet meercellig leven.
In een nieuwe studie gepubliceerd in Nature Communications tonen wetenschappers van de universiteit van Rochester in de VS aan dat de aarde zijn magnetisch veld in enkele miljoenen jaren tijd herstelde.
In dezelfde tijd werd de vaste binnenkern gevormd. De onderzoekers denken daarom dat de vorming van de kern de directe oorzaak is van het herstel van het magnetisch veld.
Foto van de Endeavour-krater op Mars door NASA’s Mars Exploration Rover Opportunity. 565 miljoen jaar terug had de aarde er ook bijna zo uitgezien, toen het magnetisch veld zwakker werd. Gelukkig werd het hersteld en kon het leven tot bloei komen.
Opgesloten kristallen verraden ouderdom
De aarde bestaat uit meerdere lagen. De buitenste laag is de korst, waar leven voorkomt. Onder ons ligt de mantel, de dikste laag van de aarde.
Dan volgt de gesmolten buitenkern, en ten slotte de vaste binnenkern.
In de buitenkern kolkt vloeibaar ijzer rond, waardoor elektrische stromen ontstaan die het aardmagnetisch veld opwekken (geodynamica).
Geologen worstelen al jaren met de vraag hoe het magnetisch veld en de aardkern zijn veranderd, omdat het magnetisch veld niet rechtstreeks te meten is.
De diepe ligging van de kern en de extreme temperaturen maken dat onmogelijk.
Gelukkig bevatten mineralen die opstijgen naar het aardoppervlak kleine magnetische deeltjes. Doordat ze vanuit hun vloeibare vorm snel zijn afgekoeld, zijn ze opgesloten in de richting en intensiteit van het magnetisch veld.
Om de ouderdom en groei van de binnenkern te bepalen, gebruikten de onderzoekers een CO2-laser en een geavanceerd meetapparaat: een superconducting quantum interference device.
Hiermee konden ze een groep aluminiumsilicaatmineralen, zogeheten veldspaatkristallen, analyseren. Deze komen voor in het magnetische dieptegesteente anorthosiet.
De kristallen zijn perfect om magnetisme op te nemen, want ze hebben kleine magnetische naaldjes in zich.
De belangrijke binnenkern
Doordat het magnetisme opgesloten zat in deze kristallen, konden de onderzoekers zien dat het aardmagnetisch veld zich 550 miljoen jaar terug snel begon te vernieuwen, nadat het 15 miljoen jaar daarvoor sterk was afgenomen.
Bij het herstel werd de vaste kern van de aarde gevormd, die de buitenkern oplaadde en het magnetisch veld weer sterk maakte.
Een illustratie van de geschiedenis van het aardmagnetisch veld. Links de aarde zonder binnenkern met een zwak magnetisch veld. Daarnaast de binnenkern die ongeveer 550 miljoen jaar geleden begon te groeien. Rechts de aarde met een buiten- en binnenkern, ongeveer 450 miljoen jaar geleden. Bij de laatste twee heeft de aarde zijn sterke magnetisch veld weer hersteld.
De metingen zeggen niet alleen iets over het verleden en de toekomst van de aarde, maar ook over hoe andere planeten een magnetisch schild kunnen vormen om eventueel leven tegen straling te beschermen.
Zo denken de onderzoekers dat Mars ooit blauwe zeeën had en een magnetisch veld dat leek op dat van de aarde. Maar dit veld verdween, waardoor de planeet kwetsbaar werd voor zonnewinden, die het oppervlak uitdroogden.
De studie toont dus aan dat er voor leven een groeiende binnenkern nodig is die het magnetisch veld van een planeet in stand houdt.