Chinese kernbom belicht nieuw detail in aardmantel

Op 21 mei vorig jaar vond bij het Lob Nuur-meer in China, aan de westrand van de Gobiwoestijn, een ondergrondse kernexplosie plaats. De explosie had plaats op een diepte van 1600 meter en was met zijn kracht van 0,66 megaton TNT de krachtigste in de afgelopen tien jaar. De seismische trillingen van deze kunstmatige aardbeving snelden door de aarde heen en werden overal aan het oppervlak geregistreerd. Amerikaanse geologen hebben met behulp van deze trillingen het gebied in de aarde bestudeerd waar de mantel overgaat in de buitenkern: op een diepte van bijna 3000 kilometer.

Seismische golven planten zich door de aarde voort met snelheden van enkele tientallen kilometers per seconde. Veranderingen in de structuur en samenstelling van het gesteente beïnvloeden de snelheid en richting van die golven en veroorzaken kleine verschillen in aankomsttijd bij de seismische stations. Door deze tijdverschillen langs een groot aantal golfpaden terug te projecteren, kan men zulke details op het spoor komen. De twee Amerikaanse geologen hebben nu speciaal die golven bestudeerd die door de onderste paar honderd kilometer van de mantel bewogen.

De mantel van de aarde bestaat uit stroperige gesteenten en omhult een buitenkern van vloeibaar ijzer (in de binnenkern is het ijzer vast). In de onderste paar honderd kilometer van de mantel, het zogeheten D-gebied, vinden reacties plaats tussen gesteenten en ijzer. In dit gebied neemt de temperatuur met minstens duizend graden Celsius toe. De onderzoekers hebben hier nu een gebied ontdekt waarin de seismische golven iets sneller doorheen bewegen. Het betreft een laag met een dikte van slechts 130 km, die werd waargenomen over een gebied dat zich in horizontale richting uitstrekt over een afstand van ongeveer 300 km (Nature 361, p. 495).

Deze ontdekking suggereert dat het D-gebied misschien uit meerdere lagen bestaat. Opmerkelijk is ook dat de dunne laag alleen werd waargenomen in de mantel onder Alaska en niet in gebieden daaromheen. Dit zou kunnen betekenen dat de laag niet als één geheel rond de aardkern loopt, maar verbrokkeld is. De onderzoekers hebben nu misschien een stukje van de sluier opgelicht van de complexe structuur van het overgangsgebied tussen mantel en kern. Dit gebied is misschien even complex als de buitenste laag van de aarde, de aardkorst, met zijn continenten, bergketens en oceaanbodems.