Kern van de aarde minder heet dan gedacht

De kern van de aarde is misschien minder heet dan men tot nu toe dacht.

Dat concludeert R. Boehler van het M-Planck-Instituut voor Chemie in Mainz. De aardkern, die omsloten wordt door de mantel, is het meest ontoegankelijke deel van de aarde. Hij bestaat hoofdzakelijk uit ijzer, maar waarschijnlijk ook uit lichtere elementen als zwavel of zuurstof. De buitenkern is vloeibaar en moet dus een hogere temperatuur hebben dan het smeltpunt van het materiaal bij de daar heersende druk.

Doordat in het centrum van de aarde zeer hoge drukken heersen, smelten ijzer en ijzerverbindingen er bij een hogere temperatuur dan bij de druk aan het aardoppervlak. Om de temperatuur in de kern te kunnen afleiden, moet men dus weten hoe het materiaal zich daar gedraagt. Het meten van dit gedrag in het laboratorium is echter geen sinecure, aangezien het om drukken van vele honderdduizenden atmosfeer gaat.

Boehler heeft zulke metingen nu verricht in een kleine drukkamer waarin ijzermonsters werden verhit met behulp van een zeer stabiele lithium-fluoridelaser. Het moment van smelten werd afgeleid uit de vermindering van de intensiteit van het gereflecteerde laserlicht. De temperatuur werd bepaald via het emissiespectrum van het smeltgebied. Op deze manier konden smelttemperaturen worden bepaald van ijzer, ijzeroxyde en ijzersulfide bij drukken oplopend tot ongeveer een half miljoen atmosfeer.

Boehler leidt uit zijn metingen af dat de temperatuur aan de grens van kern en mantel tussen de 3200 en 3400 K moet liggen. Hierbij gaat hij uit van een mengsel van 60 procent ijzer en 40 procent ijzeroxyde of -sulfide. Deze temperatuur verschilt nogal van de 3800 tot 4800 K die enkele jaren geleden door Amerikaanse onderzoekers werd gevonden. Het verschil is nog groter aan de grens tussen de buiten- en binnenkern. Volgens Boehler is het daar bijna 4200 K, terwijl andere onderzoekers waarden tot boven de 7000 K hebben gevonden (Earth and Planet. Science Letters 111, p. 217).

Niet bekend

Kennis van de temperatuur van de aardkern is van belang voor ons inzicht in de warmtestroom in de aarde en in de fysische omstandigheden waaronder de "dynamo' ontstaat die het magnetische veld opwekt. Een veel lagere kerntemperatuur zou kunnen betekenen dat de kern slechts een geringe rol speelt in de warmtestroom en dat de "dynamo' misschien wordt aangedreven door de warmte die vrijkomt tijdens het verval van radioactieve isotopen in de mantel.