Op de binnenkern van onze planeet stapelen de vlokjes ijzer zich tot wel 320 kilometer hoog op.

Hoewel het dit jaar met kerst helaas niet sneeuwt, zijn wetenschappers er achtergekomen dat dat wel in het diepe binnenste van de aarde gebeurt. De diepe aardse kern is heet, staat onder immense druk en blijkt bedekt te zijn met ijzeren sneeuwvlokjes. Een interessante bevinding die mogelijk ook verklaart hoe planeten zoals de onze zich kunnen hebben gevormd.

Sneeuwvlokjes
De ‘sneeuwvlokjes’ zijn gemaakt van kleine ijzeren deeltjes die veel zwaarder zijn dan welke sneeuwvlok aan het aardse oppervlak dan ook. De ijzeren vlokjes vallen van de gesmolten buitenkern, hopen zich tot wel 320 kilometer op en bedekken zo de binnenkern. Hoewel dit een beetje klinkt als een buitenaards winterwonderland, zeggen de onderzoekers dat dit lijkt op hoe rotsen zich vormen in vulkanen. “De metalen kern van de aarde werkt als een magmakamer die we beter kennen van de aardse korst,” aldus onderzoeker Jung-Fu Lin.


Magmakamer
De onderzoekers vergelijken de ijzeren sneeuwvlokjes met het proces dat zich afspeelt in de magmakamer dichter bij het aardoppervlak. Als magma afkoelt, beginnen mineralen uit te kristalliseren. Door verschillen in dichtheid tussen de magma en de kristallen, zullen de kristallen of naar boven bewegen, of naar onder zinken. De opeenstapeling van kristallen in het magma wordt ook wel cumulaatgesteente genoemd.

Luisteren
Het team kwam tot deze wonderlijke bevinding door goed naar het binnenste van onze aarde te luisteren. De kern van onze aarde kan immers niet worden bemonsterd. En dus wordt het diepe binnenste bestudeerd door signalen van seismische golven op te nemen en te analyseren terwijl deze zich door de aarde bewegen. Daarbij stuiten de onderzoekers echter op iets opvallends. Er blijken namelijk tegenstrijdigheden te bestaan tussen de verzamelde seismische gegevens en de huidige modellen over de kern van de aarde. De golven blijken zich namelijk veel langzamer door de buitenste kern te bewegen dan verwacht en bewegen ineens veel sneller als ze op het oostelijk halfrond van de bovenste binnenkern terecht zijn gekomen. In een poging dit mysterie op te lossen, heroverwegen de onderzoekers het bestaan van een ‘besneeuwde laag’ in het diepe binnenste van de aarde.

Theorie
Een soortgelijke theorie werd aan het begin van de jaren zestig voorgesteld door wetenschapper S.I. Braginkskii. Deze hypothese werd destijds echter al snel van tafel geveegd naarmate de kennis over de hitte en de druk in het diepe binnenste van de aarde toenam. Toch besloten de onderzoekers uit de huidige studie de theorie nog een kans te geven. En uit nieuwe gegevens en experimenten op kernachtige materialen, kwamen ze erachter dat het hele idee helemaal niet zo gek is. Sterker nog, de samenstelling kan de opgepikte veranderingen in snelheid van de seismische golven goed verklaren en de gevonden afwijkingen met elkaar te verzoenen. “Het is bizar om te bedenken dat kristallen in de buitenste kern over een afstand van enkele honderden kilometers op de binnenste kern sneeuwen,” zegt onderzoeker Nick Dygert.

Een versimpelde afbeelding van de binnenkant van onze aarde. De kristallen ‘sneeuwen’ op de binnenste kern, waar ze zich ophopen en samengeperst worden tot een nieuwe laag. Deze laag is dikker op het westelijke halfrond van de binnenste kern (W) dan op het oostelijke halfrond (E). Afbeelding: University of Texas

De resultaten hebben grote implicaties. De aardse binnenkern beïnvloedt namelijk verschillende fenomenen; van het magnetische veld tot het uitstralen van de warmte die de beweging van tektonische platen aandrijft. Hierdoor kan een beter begrip van de samenstelling en het gedrag helpen om erachter te komen hoe ook deze grotere processen werken. De studie kan ons echter niet alleen meer vertellen over de geologie van de planeet. Het kan ook helpen verklaren hoe planeten zoals de onze zich vormen. “Door modellen te verbinden aan de afwijkende waarnemingen, kunnen we conclusies trekken over de mogelijke samenstelling van de vloeibare kern,” legt wetenschapper Bruce Buffet – niet betrokken bij het onderzoek – uit. “Deze informatie kunnen we misschien wel koppelen aan de omstandigheden die heersten op het moment dat de planeet werd gevormd. En deze startconditie is een belangrijke factor in hoe de aarde de planeet is geworden die we nu kennen.”