Lava

Onderzoekers ontdekken nieuw mineraal in binnenste van de aarde

In een drukkamer met een klimaat als binnen in de aarde toonden Amerikaanse onderzoekers een nieuw mineraal aan dat in de helft van de aarde kan zitten.

In een drukkamer met een klimaat als binnen in de aarde toonden Amerikaanse onderzoekers een nieuw mineraal aan dat in de helft van de aarde kan zitten.

Shutterstock

Een studie van de binnenste aardlagen heeft een nieuw mineraal aan het licht gebracht, waarvan wetenschappers al tientallen jaren vermoeden dat het bestaat. Bewijzen konden ze het echter nooit – tot nu.

Geologen en mineralogen van de universiteiten van Arizona en Michigan in de VS ontdekten dat in de binnenste aardmantel, 350 tot 2900 kilometer diep, onder hoge druk en bij extreme temperatuur twee mineralen fuseren tot een derde anorganische stof.

De ontdekking van het mineraal, dat ons meer kan leren over de geschiedenis en geologische samenstelling van de aarde, is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature.

Binnenste van de aarde gereconstrueerd

De binnenmantel met het nieuwe mineraal maakt zo’n 56 procent van de omvang van de aarde uit. De rest bestaat uit de kern, de buitenmantel en de korst, waar wij leven.

De binnenmantel bevat drie belangrijke mineralen die bekend staan als bridgmaniet, davemaoiet en ferropericlase. Het heeft wetenschappers echter lang verbaasd dat bridgmaniet en davemaoiet vanwege hun vrijwel identieke kristalstructuur niet samensmelten.

Om te bewijzen dat de twee mineralen kunnen fuseren, gebruikten de onderzoekers een drukkamer waar dezelfde omstandigheden heersten als in de binnenmantel.

De mineralen werden eerst in nog geen seconde verhit tot 1925 °C en vervolgens geleidelijk verder verwarmd naar de 2800 °C graden van de binnenmantel. De druk werd opgevoerd tot 40 gigapascal: 400.000 keer de druk aan het aardoppervlak.

Door röntgenfoto’s te maken van de mineralen, ontdekten de onderzoekers dat de fusie tot een nieuw mineraal begint bij 2000 °C. Dat zou vooral aanwezig moeten zijn in het onderste deel van de binnenmantel, waar de temperatuur 4000 °C bereikt en de druk 136 gigapascal is.

Binnenste van de aarde is afgekoeld

Volgens het tijdschrift Science Alert dacht men eerder dat de samensmelting verhinderd werd door het calcium- en magnesiumgehalte van davemaoit en bridgmaniet; het moleculaire verschil zou te groot zijn.

‘Onze studie laat zien dat ze zo’n verschil in een warme omgeving kunnen overwinnen,’ zegt mineraloog Byeongkwan Ko van de Michigan State University tegen Science Alert.

Het onderzoeksteam legt ook uit dat het binnenste van de aarde sinds het ontstaan circa 4,5 miljard jaar geleden geleidelijk is afgekoeld. Daarom kwam de vorming van het nieuw ontdekte mineraal lang geleden waarschijnlijk vaker voor dan nu.

Het kan bijvoorbeeld ontstaan zijn dicht bij de aardkern, de diepste zone van onze planeet met temperaturen van meer dan 5000 °C – ongeveer hetzelfde als het oppervlak van de zon.

Meer kennis over natuurrampen

Vanwege de extreme omstandigheden in het binnenste van de aarde hebben we deze gebieden nooit fysiek bezocht.

Het wereldrecord voor een menselijke boring is 12,26 kilometer: 0,19 procent van de reis naar het middelpunt van de aarde, zo’n 6300 kilometer onder je voeten.

De samenstelling van de planeet wordt o.a. gemeten met seismische golven die omlaag worden gestuurd en worden geanalyseerd als ze nieuwe lagen raken.

Vulkaanuitbarstingen en aardbevingen leveren ook aanwijzingen op over de dynamiek in het binnenste van de aarde, die ons hierboven helpen om bijvoorbeeld klimaatveranderingen en de kans op natuurrampen beter te begrijpen.

Als we meer weten over het binnenste van onze planeet, kunnen we ook meer zeggen over de structuur van andere planeten.