Vlad Krasen
0 
2505
301
BOSTON - De uitgestrekte magma-oceanen van de aarde, die diep onder onze voeten kolken, lijken zuurstof in de vloeibare kern van de planeet te pompen. En die zuurstof vormt overal op onze planeet aardbevingen en vulkanen.
Dat is de conclusie van een onderzoeksgroep, natuurkundige Dario Alfe van University College London, die dinsdag (5 maart) hier werd gepresenteerd tijdens de maartbijeenkomst van de American Physical Society. Hoewel het onmogelijk is om zuurstof direct in de kern van de aarde te observeren - duizenden kilometers hete rots belemmeren dat zicht - gebruikten Alfe en zijn medewerkers een combinatie van seismologische gegevens, chemie en kennis over de oude geschiedenis van ons zonnestelsel om hun conclusies te trekken..
Het belangrijkste bewijs dat er zoiets als zuurstof verborgen zit in de ijzeren kern? Aardbevingen. Het gerommel dat we aan de oppervlakte voelen, is het resultaat van golven die over onze hele planeet bewegen. En het gedrag van die golven biedt aanwijzingen voor de inhoud van de aarde - bijna als een echo van de hele planeet.
Wanneer aardbevingsgolven tegen de kern weerkaatsen en terug naar het oppervlak, geeft hun vorm aan dat de buitenste kern van vloeibaar ijzer aanzienlijk minder dicht is dan de onder druk staande vaste ijzeren kern erin. En dat dichtheidsverschil heeft invloed op de vorm van aardbevingen en het gedrag van vulkanen aan de oppervlakte. Maar zo zou puur ijzer zich niet moeten gedragen, vertelde Alfe na zijn toespraak. [In foto's: oceaan verborgen onder het aardoppervlak]
"Als de kern puur ijzer was, zou het dichtheidscontrast tussen de vaste binnenkern en de vloeistof [buitenkern] in de orde van 1,5 procent moeten zijn", zei hij. "Maar seismologie vertelt ons dat het meer dan 5 procent is."
Met andere woorden, de buitenste kern is minder dicht dan zou moeten, wat suggereert dat er een niet-ijzerelement in is gemengd, waardoor het lichter is.
Dus dat roept de vraag op: waarom zou het lichtere element worden gemengd met de buitenste kern, maar niet de vaste binnenste kern?
Wanneer atomen zich in een vloeibare toestand bevinden, stromen ze vrij langs elkaar, waardoor een mengsel van verschillende elementen naast elkaar kan bestaan, zelfs in de extreme omgeving van de binnenaarde, zei Alfe. Maar omdat extreme drukken de binnenkern in een vaste toestand dwingen, vormen de atomen daar een stijver rooster van chemische bindingen. En die strengere structuur herbergt vreemde elementen niet zo gemakkelijk. Terwijl de vaste kern zich vormde, zou het zuurstofatomen en andere onzuiverheden in zijn vloeibare omgeving hebben gespuwd, zoals tandpasta die uit een samengeknepen buis schiet.
'Je ziet een soortgelijk effect bij ijsbergen', zei hij.
Wanneer zout water in de oceaan bevriest, verdrijft het zijn onzuiverheden. Dus ijsbergen eindigen als brokken vast zoet water die boven de natriumrijke oceaan drijven.
Er is geen direct bewijs dat het lichtere element in de vloeibare kern zuurstof is, zei Alfe. Maar onze planeet is ontstaan uit de stofwolken van het vroege zonnestelsel, en we weten welke elementen daar aanwezig waren. [Photo Timeline: How the Earth Formed]
Het onderzoeksteam sloot andere elementen uit, zoals silicium, die theoretisch in de kern aanwezig zouden kunnen zijn op basis van de samenstelling van die wolk, maar het waargenomen effect kan niet worden verklaard. Zuurstof bleef als meest waarschijnlijke kandidaat achter, zei hij.
Verder lijken de zuurstofniveaus die theoretisch aanwezig zijn in de kern lager dan wat de chemie zou voorspellen op basis van de zuurstofinhoud van de mantel. Dat suggereert dat er waarschijnlijk zelfs vandaag de dag meer zuurstof chemisch in de buitenste kern wordt gepompt vanuit de meer zuurstofrijke mantel eromheen.
Op de vraag hoe de zuurstof in de kern eruitziet, zei Alfe dat hij zich geen bellen of zelfs de roest moest voorstellen die ontstaat wanneer ijzer zich direct aan zuurstof bindt. In plaats daarvan zouden zuurstofatomen bij die temperaturen en drukken vrij tussen ijzeratomen zweven, waardoor drijvende klonten vloeibaar ijzer ontstonden..
"Als je een pakje vloeistof neemt met 90 ijzeratomen en 10 zuurstofatomen, dan zal dit pakje minder compact zijn dan een pakje puur ijzer", en dus zal het drijven, zei Alfe..
Om deze resultaten te helpen bevestigen, zei Alfe dat hij uitkijkt naar de resultaten van pogingen om neutrino's te meten die op onze planeet worden gevormd en naar de oppervlakte stralen. Hoewel "geoneutrino's" zeer zeldzaam zijn, zei hij, kunnen ze veel informatie bieden over wat er specifiek gaande is op de planeet wanneer ze verschijnen.
Maar zonder enige manier om rechtstreeks toegang te krijgen tot de kern, zullen natuurkundigen altijd vastzitten om hun best mogelijke oordeel te vellen over de samenstelling ervan op basis van beperkte, secundaire gegevens.
- De vreemdste plekken op aarde (foto's)
- 25 vreemdste bezienswaardigheden op Google Earth
- Foto's: 's werelds vreemdste geologische formaties
Oorspronkelijk gepubliceerd op.