NGV-Geonieuws 50 artikel 359

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Augustus 2003, jaargang 5 nr. 15 artikel 359

Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon
Geologisch Instituut, Adam Mickiewicz Universiteit, Poznan (Polen)

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 50! Op de huidige pagina is alleen artikel 359 te lezen.

<< Vorig artikel: 358 | Volgend artikel: 360 >>

359 Radioactief kalium draagt sterk bij aan warmtestroom vanuit aardkern
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over het Inwendige van de Aarde !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

De aarde zou vrijwel geen warmtestroom van binnenuit meer hebben als er geen warmtebron aanwezig zou zijn: de oorspronkelijke hoge temperatuur zou in de loop van de geschiedenis langzaam verloren zijn gegaan door warmtetransport naar het aardoppervlak, en van daaruit - via de atmosfeer - naar de ruimte. Over de aard van de warmtebron in de aardkern bestaat geen twijfel: het moet gaan om radioactieve elementen die bij hun verval warmte afgeven. Welke radioactieve elementen dat zijn, is minder duidelijk. Omdat de aardkern als gevolg van differentiatie vooral zware elementen bevat, is het waarschijnlijk dat bijv. uranium daarbij een rol speelt. Om theoretische gronden is echter reeds in de zeventiger jaren van de vorige eeuw de hypothese opgesteld dat ook een radioactief isotoop van kalium (kalium-40) een belangrijke bijdrage zou kunnen leveren. Experimenten om die hypothese te testen vielen echter allemaal negatief uit: het leek onmogelijk om kalium 'op te lossen' in een ijzerrijke smelt (ijzer vormt waarschijnlijk een hoofdbestanddeel van de kern; mede daaraan danken we het aardmagnetische veld).

Het voorkomen van belangrijke hoeveelheden kalium in de kern is niet vanzelfsprekend: het is een tamelijk licht element, dat juist veel in de aardkorst voorkomt, onder meer in kleimineralen. Van het kalium is slechts een deel radioactief. Wie op klei woont krijgt daarom weliswaar een iets hogere stralingsbelasting dan wie op kwartszand woont, maar zorgen m.b.t. de gezondheid hoeft men zich niet te maken. Het is in dit verband een aardige anekdote dat de gemeente Arnhem in de tachtiger jaren van de vorige eeuw een grote campagne voerde om inwoners van het noordelijk deel (zandige Veluwerand) naar de nieuwbouwwijken in Zuid-Arnhem (in de zeer kleiige Betuwe) te laten verhuizen. Tegelijk verplichtte de gemeente de Kema om lichtradioactief afval (dat daar eerder legaal was begraven) op te graven en te verwijderen, omdat het gevaar voor de gezondheid zou opleveren. Het Kema-terrein bestaat echter volledig uit zand, en de opgegraven massa zand + radioactief afval was minder actief dan een gelijk volume aan klei uit Arnhem-Zuid! Van een consistent beleid kan het gemeentebestuur van toen dus niet worden beticht. Maar dat terzijde.

Uit het Amerikaans/Zwitserse experiment dat nu is uitgevoerd om na te gaan of kalium toch in de vloeibare buitenkern van de aarde kan voorkomen, is een opvallende conclusie getrokken: de eerdere experimenten die werden uitgevoerd om na te gaan of er een significante hoeveelheid kalium in de kern kon voorkomen, zijn niet goed uitgevoerd. Het blijkt uit het nu uitgevoerde experiment dat kalium wel degelijk in de 'ijzersmelt' kan 'oplossen' bij de hoge temperatuur en druk die in de kern heersen, maar dat dat gebeurt op een wijze die sterk afhangt van de temperatuur. Ook de aanwezige hoeveelheid zwavel speelt een rol. Op basis van eerder beschikbare gegevens daarover komen de onderzoekers tot de conclusie dat er nu waarschijnlijk 60-130 deeltjes per miljoen kalium in de kern aanwezig zijn. Een dergelijke hoeveelheid bevat zoveel radioactiviteit (in de vorm van kalium-40) dat er op de grens van aardkern en aardmantel een voortdurende warmtestroom optreedt van 400-800 miljoen kilowatt, dat is dus ongeveer 5-10% van de totale warmtestroom daar, die 8-10 miljard kilowatt bedraagt.

Referenties:
  • Murthy, V.R., Westrenen, W. van & Fei, Y., 2003. Experimental evidence that potassium is a substantial radioactive heat source in planetary cores. Nature 423, p. 163-165.


Copyright NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl