Nieuw onderzoek wijst er sterk op dat de kern van de aarde uit twee lagen is opgebouwd.
Wie tijdens de aardrijkskundeles een beetje heeft opgelet, kan zich de opbouw van onze planeet ongetwijfeld nog voor de geest halen. Direct onder onze voeten zit de aardkorst, daaronder de aardmantel, daar weer onder de buitenkern en daaronder weer de binnenkern. Maar een nieuw onderzoek suggereert nu dat aardrijkskundedocenten hun lessen moeten herzien. De aarde bestaat niet uit vier, maar uit vijf lagen, zo schrijven onderzoekers in het blad Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
Vijfde laag
In het blad schrijven onderzoekers dat ze overtuigend bewijs hebben gevonden dat de binnenkern eigenlijk uit twee lagen bestaat. “Het idee van een vijfde laag was een paar decennia geleden al geopperd,” zo vertelt onderzoeker Joanne Stephenson. Maar hard bewijs voor het bestaan ervan, bleef – tot voor kort – uit.
Het onderzoek
Het bestuderen van de binnenkern is nog niet zo gemakkelijk. De kern bevindt zich namelijk op meer dan 5000 kilometer diepte. “We kunnen er om voor de hand liggende redenen niet naartoe,” aldus Stephenson. Maar daar hebben geologen wat op bedacht. “We gebruiken de trillingen van aardbevingen om de binnenkern te bestuderen.” Het waren ook die trillingen die onderzoekers jaren geleden al op het spoor van een verborgen vijfde laag brachten. Modellen die gebruikt werden om de binnenkern aan de hand van seismische golven te beschrijven, hintten er namelijk op dat de seismische golven die aardbevingen voortbrengen sneller door de binnenkern reizen als ze parallel lopen aan de rotatie-as in plaats van aan de evenaar. “En in 2002 ontdekten onderzoekers voor het eerst dat dit effect dieper in de binnenkern veel complexer wordt. Zij verklaarden dit door te suggereren dat er sprake was van een ‘binnenste binnenkern’.”
Data en modellen
En nu, bijna twintig jaar later, is het Stephenson en collega’s dus gelukt om overtuigend bewijs voor het bestaan van deze binnenste binnenkern te vinden. “In de laatste twee decennia hebben we heel veel data verzameld en zijn computers ook veel beter geworden in het verwerken van die data,” aldus Stephenson. Samen met collega’s verzamelde ze duizenden modellen die de binnenkern allemaal net iets anders beschreven en gebruikte vervolgens de enorme schat aan data die in de afgelopen jaren door het International Seismological Centre verzameld is om na te gaan welk model het beste voorspelde hoe seismische golven door de binnenkern reizen. En dan blijken de data toch overtuigend te wijzen op het bestaan van een ‘binnenste binnenkern’.
IJzer, maar dan anders
Maar hoe ziet die er dan uit? “Waarschijnlijk zou je, wanneer je naar het hart van de aarde zou reizen, geen scherpe overgang tegenkomen,” vertelt Stephenson. “De binnenkern bestaat uit ijzer en nikkel. En ijzer kan zich in het hart van onze planeet anders gedragen dan aan het oppervlak. Wij denken dat onze observaties wijzen op een verandering in de structuur van ijzer.”
Geschiedenis van de planeet
Het onderzoek geeft niet alleen meer inzicht in hoe de aarde is opgebouwd, maar kan ook wel eens een completer beeld geven van wat onze planeet in de jonge jaren heeft meegemaakt. Zo kan de verandering in de structuur van het ijzer in het hart van de planeet er wel eens op wijzen dat er tijdens de afkoeling van onze aarde iets is gebeurd. “Sinds de aarde gevormd is, koelt deze af,” legt Stephenson uit. “De binnenkern wordt daarbij groter, omdat de vloeibare buitenkern afkoelt en vast wordt. Als er op een gegeven moment een verandering in de afkoeling van de aarde is opgetreden, kan dat invloed hebben gehad op de manier waarop ijzer vast werd. Het is een beetje speculatief, maar dit zijn dingen die onderzoekers met extreem krachtige supercomputers kunnen modelleren en hopelijk kunnen we hier in de toekomst meer over zeggen. Maar voor nu weten dat er mogelijk ‘iets’ is veranderd tijdens de groei van de binnenkern.”
Aardmagnetisch veld
Maar het onderzoek heeft nog meer implicaties. “Het is belangrijk om te onthouden dat leven zoals wij dat kennen zonder de kern van de aarde niet mogelijk zou zijn. Warmteconvectie in de buitenkern verandert het centrum van de aarde in een enorme elektromagneet die het aardmagnetisch veld voortbrengt, dat ons weer beschermt tegen straling van de zon.” Dit aardmagnetisch veld is echter ook aan verandering onderhevig. Zo weten we uit het verleden dat de magnetische polen regelmatig omdraaien. “Een beter begrip van hoe deze processen in het verleden veranderd zijn, kunnen ons helpen om na te gaan hoe ze in de toekomst veranderen. Vergeet niet dat moderne navigatiesystemen afhankelijk zijn van het magnetische noorden. Maar dat verandert voortdurend en de kern kan wel eens de bron van deze variaties zijn. Daarom is het zo belangrijk om de geschiedenis ervan te begrijpen.”
Het onderzoek naar de binnenste binnenkern gaat dan ook door. En Stephenson verwacht ons op termijn nog veel meer over het binnenste van de aarde te kunnen vertellen. “Samen met collega’s bestudeer ik deze laag nu met heel innovatieve technieken. Ik ga nog niet te veel verklappen, maar ik denk dat we in de komende jaren een veel gedetailleerder beeld zullen krijgen van het centrum van onze planeet.”
