planetologie

Reis naar de kern van de aarde, en andere hemellichamen

Hoe zou het zijn om een reis naar de kern van de aarde te maken? Vergeet onzin als de speelfilm Core. De druk op grotere diepten is extreem hoog: gigapascals en meer, dus duizenden atmosfeer. [1] Het meest hittebestendige materiaal, hafniumcarbonitride, kan de temperatuur aan, zij het met moeite[2]. In het echt kunnen we dus nog niet een vaartuig bouwen, waarmee we door het gesmolten binnenste van onze planeet kunnen reizen. In onze fantasie kan dat gelukkig al wel.

Als voorproefje een snelle tear down van elk belangrijk hemellichaam in het zonnestelsel. Om te beginnen met het centrale punt van het zonnestelsel: de zon. Ook Mercurius en andere planeten komen aan de beurt.

Hoe zou de aarde er op honderd kilometer diepte uit zien? Op duizend kilometer? En in de gloeiendhete metalen bol, die de kern van de aarde vormt? In deze documentaire van National Geographic maken we een reis van anderhalf uur lang naar het binnenste deel van de aarde: de withete binnenkern.

Reis naar de kern van de aarde – belangrijker dan het lijkt

Langzamerhand stolt de binnenkern, waardoor de vloeibare buitenkern steeds dunner wordt. Dat is slecht nieuws. De stromingen in de buitenkern worden daardoor steeds zwakker, en hiermee het aardse magneetveld. Dit gaat een probleem worden ongeveer een miljard jaar na nu. Want zonder magneetveld maken zonnevlammen korte metten met onze lucht en water. Maar gelukkig is een miljard jaar een lange tijd. We hebben dus nog wel even de tijd om een oplossing te vinden voor dit probleem.

Opvallend is de dunne korst. Een reis naar de kern van de aarde stopt dus in werkelijkheid al snel. Toch speelt ons leven zich af op en in dit dunne laagje. Bron: Kelvinsong - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=23966175
Opvallend is de dunne korst. Een reis naar de kern van de aarde stopt dus in werkelijkheid al snel. Toch speelt ons leven zich af op en in dit dunne laagje. Bron: Kelvinsong – Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=23966175

Bronnen

  1. Emily Sarafian at al., Experimental constraints on the damp peridotite solidus and oceanic mantle potential temperature, Science, 2017, Vol. 355, Issue 6328, pp. 942-945, DOI: 10.1126/science.aaj2165
  2. V.S. Buinevich et al., Fabrication of ultra-high-temperature nonstoichiometric hafnium carbonitride via combustion synthesis and spark plasma sintering, Ceramics International, 2020
Protoplaneet met de grootte van de maan botst met een protoplaneet, zo groot als Mercurius. Bron: NASA/Caltech

Diamanten afkomstig van protoplaneet

Fragmenten van een meteoriet die in de jaren ’00 op de aarde zijn gevallen, leveren overtuigend bewijs van een nu verloren gegane planeet die ooit door ons zonnestelsel zwierf, aldus een onderzoek in Nature Communications.

Onderzoekers uit Zwitserland, Frankrijk en Duitsland onderzochten diamanten, die deel uitmaakten  van de Almahata Sitta-meteoriet en concludeerden dat ze hoogstwaarschijnlijk ten minste 4,55 miljard jaar geleden werden gevormd in een protoplaneet. De meteoriet stortte oktober 2008 neer in de Nubische Woestijn van Soedan. De diamanten bevatten kleine kristallen, die er op wijzen dat ze zijn blootgesteld aan grote drukken, aldus Philippe Gilet, lid van het team onderzoekers. Kleine diamantjes op nanoschaal kunnen zich vormen in de impactzone van een botsing, maar grote diamanten hebben meer tijd nodig zich te vormen dan de microseconden dat de impactdrukken heersen.

Protoplaneet met de grootte van de maan botst met een protoplaneet, zo groot als Mercurius. Bron: NASA/Caltech
Protoplaneet met de grootte van de maan botst met een protoplaneet, zo groot als Mercurius. Bron: NASA/Caltech

“We laten zien dat deze grote diamanten niet het resultaat kunnen zijn van een schok, maar eerder van groei die heeft plaatsgevonden binnen een planeet”, aldus Gilet.

Dwarsdoorsnede van de diamant. De kleine insluitingen wijzen op hoge, langdurige drukken bij het ontstaan. Bron: bron
Dwarsdoorsnede van de diamant. De kleine insluitingen wijzen op hoge, langdurige drukken bij het ontstaan. Bron: bron

Gillet, een planetaire wetenschapper aan het Federaal Instituut voor Technologie in Lausanne, zei dat de onderzoekers berekenden dat er minimaal 200.000 bar druk nodig wasom deze diamanten te vormen, wat suggereert dat de mysterieuze planeet minstens zo groot was als Mercurius, mogelijk zelfs Mars .

Wetenschappers hebben lang getheoretiseerd dat het vroege zonnestelsel ooit veel meer planeten bevatte – waarvan sommige waarschijnlijk niet meer waren dan een massa gesmolten magma. Van één van deze embryonale planeten, Theia, wordt gedacht dat deze de jonge proto-aarde trof. Hierbij werd een grote hoeveelheid gesmolten gesteente in een omloopbaan rond de aarde geslingerd, waaruit zich later de maan vormde.

Deze vondst is wetenschappelijk gezien erg waardevol. Dit is namelijk het eerste tastbare overblijfsel van een protoplaneet dat we kennen.

Bron
Farhang Nabiei et al. A large planetary body inferred from diamond inclusions in a ureilite meteorite, Nature Communications (2018). DOI: 10.1038/s41467-018-03808-6