Aardmantel verandert door onbekende oorzaak in diepte van structuur

Japanse seismologen hebben ontdekt dat er diep in de aardkorst, op 920 kilometer diepte, iets vreemds aan de hand moet zijn. Op deze diepte worden de metingen ineens onregelmatig. Kennelijk verandert de aardmantel hier ineens abrupt van structuur. Iets dergelijks was al eerder aangetoond op 410 en 660 kilometer diepte en kennelijk is er ook op 920 kilometer diepte sprake van een overgangszone. Dat concluderen Hitoshi Kawakatsu en Fenglin Niu van het Aardbevingenonderzoeksinstituut van de Universiteit van Tokyo op grond van honderden seismogrammen. De metingen zijn uitgevoerd binnen het gehele Japanse eilandenrijk.

Wat er precies aan de hand is, is in vakkringen onderwerp van veel speculatie. Misschien is het fenomeen alleen typerend voor die speciale gebieden op aarde waar de aardschollen op elkaar botsen en onder elkaar schuiven - wat tot aardbevingen en vulkaanuitbarstingen pleegt te leiden. Maar het is ook mogelijk dat het hier om een wereldwijd verschijnsel gaat. In dat geval is de beschrijving van de aardmantel in de studieboeken aan herziening toe.

Het bovenste deel van de aarde, de aardkorst, is zo'n 10 tot 100 kilometer diep. Daaronder bevindt zich een rotsachtige mantel, die ruim 80 procent van het volume van de aarde in beslag neemt. Het hart van de planeet bestaat uit een ijzerbol met een straal van zo'n 3000 kilometer. De aardmantel is voortdurend in beweging waarbij warmte wordt overgedragen vanuit het hete binnenste van de aarde naar de ons omringende ruimte. Hoe deze warmtestromen precies verlopen is onderwerp van discussie. Er zijn aanwijzingen dat de mantel uit een bovenste en een onderste laag bestaat, die verschillend van samenstelling zijn en ook een verschillende warmteoverdracht vertonen. Volgens anderen echter is de aardmantel homogeen van samenstelling en verloopt ook de warmteoverdracht gelijkmatig (whole mantle convection). Het nu door de Japanse onderzoekers geopperde idee dat er nog meer lagen in de aardmantel zouden bestaan, op veel grotere diepte dan tot nog toe vermoed, maakt de zaak nog ingewikkelder. Het netwerk van seisometers (het zogeheten J-array) dat de onderzoekers gebruikten reikt veel dieper dan tot nog toe.

Wat is er nu precies op 920 kilometer diepte aan de hand? Als er sprake is van een verandering in chemische samenstelling van de aardlaag, onder invloed van de toenemende druk op grotere diepte, dan zou je schommelingen tot zelfs over honderden kilometers verwachten. Het vreemde is echter dat de grens vrij scherp lijkt te zijn. Bovendien zou je bij de overgang naar een andere aardlaag ook een behoorlijke temperatuurstoename van zelfs enkele honderden graden Kelvin mogen verwachten, omdat de gelijkmatige warmteoverdracht vanuit het binnenste van de aarde door de aardmantel heen hier op de grenslaag wordt onderbroken. Meer gedetailleerd seismologisch en mineralogisch onderzoek beneden 660 kilometer diepte moet hier uitkomst brengen.

Volgens Nature lopen de waarnemingen, zoals gebruikelijk in de seismologie, weer eens op de theorie vooruit. (Nature, 22 sept.)