NGV-Geonieuws 7 artikel 78

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Maart 2000, jaargang 2 nr. 1 artikel 78

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

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 7! Op de huidige pagina is alleen artikel 78 te lezen.

<< Vorig artikel: 77 | Volgend artikel: 79 >>

78 Temperatuur van de aardkern berekend
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De aardkern begint op zo’n grote diepte (2900 km) dat we er geen directe waarnemingen aan kunnen doen. Op basis van seismische gegevens, verkregen bij zeer zware aardbevingen, weten we dat er een vloeibare buitenkern moet zijn van zo’n 2000 km dik met daaronder een binnenkern die uit vaste stof moet bestaan. De eigenschappen van de aardkern zijn, hoe vreemd dat ook moge lijken, van groot belang voor het leven op aarde. Zo werkt de vloeibare buitenkern als een dynamo, die het aardmagnetisch veld opwekt waardoor we in hoge mate beschermd worden tegen de zonnewind. En zo staat de buitenkern ook voldoende warmte af aan de aardmantel om daarin convectiestromen op te wekken, waardoor de continentverschuiving plaatsvindt en waardoor dus de plaats waar we wonen ten opzichte van de polen wordt bepaald.

Voor een goed begrip van de factoren die een rol spelen bij de invloed die de aardkern op ons heeft, is het daarom van belang om bijv. het temperatuurverschil met de aardmantel te weten. De temperatuur van de aardkern is echter op geen enkele manier direct te meten.




Drie Engelse onderzoekers hebben nu echter een soort thermometer ontwikkeld waarmee dat wel mogelijk is. Ze hebben daartoe gebruik gemaakt van nieuwe rekenkundige ontwikkelingen op het gebied van de fysica. De door hen ontwikkelde, innovatieve techniek is bijzonder krachtig, en lijkt daarom ook toepasbaar voor geheel andere problemen dan de temperatuurbepaling die ze nu hebben uitgevoerd.

Uit tal van experimentele, fysische, petrologische en geochemische onderzoeken was al geruime tijd bekend dat de temperatuur in het onderste deel van de aardmantel zo’n 2500-3000 K moet bedragen. De grens tussen de (vaste) uit silicaten opgebouwde aardmantel en de (vloeibare) uit ijzer of ijzerhoudende aardkern keent gaat gepaard met een sprong in de dichtheid die ongeveer tweemaal zo groot is als die tussen de atmosfeer en de aardkorst. Verder is het aannemelijk dat de temperatuur op de grens tussen de vaste binnenkern en de vloeibare buitenkern overeenkomt met het smeltpunt (bij de daar heersende druk) van het kernmateriaal. Dat smeltpunt wordt mede bepaald door de 'onzuiverheden' in de kern (die, naar men op goede gronden aanneemt, voor zo’n 10% bestaat uit elementen die lichter zijn dan ijzer), waardoor het smeltpunt wordt verlaagd; daar staat tegenover dat enige zuurstof in de kern voor een smeltpuntverhoging kan zorgen.

Uitgaande van deze premissen hebben de onderzoekers een berekeningsmethode toegepast gebaseerd op moleculaire dynamica, in combinatie met een nieuw schema voor thermodynamische integratie. Daarmee berekenden ze de vrije energie van het vaste en vloeibare ijzer als functie van temperatuur en druk. Met hun berekening vinden ze een temperatuur voor het grensvlak tussen binnen- en buitenkern van 6670 ± 600 K. De door hen gevonden waarde komt goed overeen met eerder uitgevoerde experimenten, waarbij men er echter niet zeker van was dat die representatieve omstandigheden voorstelden.

Referenties:
  • Alfè, D., Gillan, M.J. & Price, G.D., 1999. The melting curve of iron at the pressures of the Earth’s core from ab initio calculations. Nature 401, p. 462-464.
  • Bukowinski, M.S.T., 1999. Taking the core temperature. Nature 401, p. 432-433.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl