Vaste kern heeft magneetveld van de aarde net gered

Geofysica Uit de reconstructie van het aardmagneetveld leiden onderzoekers af dat de vaste kern van de aarde jonger is dan gedacht.

Het aardmagneetveld om de aarde wordt opgewekt door spiraalvormige warmtestromingen in de buitenkern.
Het aardmagneetveld om de aarde wordt opgewekt door spiraalvormige warmtestromingen in de buitenkern. Illustratie Fokke Gerritsma

De vaste binnenkern van de aarde is verrassend jong. Hij begon zich pas zo’n 565 miljoen jaar geleden te vormen. Dat leiden geofysici af uit onderzoek aan gemagnetiseerd gesteente in de buurt van de Oost-Canadese stad Sept-Îles. De resultaten verschenen deze maandag in Nature Geoscience.

Het onderzoek haakt in op de vraag hoe het aardmagneetveld is gevormd en tot op heden in stand is gehouden. Dit veld vormt een bescherming tegen de elektromagnetische straling van de zon en houdt zo de atmosfeer in stand. Zou die verdwijnen, zoals ooit op Mars is gebeurd, dan verdwijnt vloeibaar water en wordt leven zoals we dat kennen onmogelijk.

Hoewel nog veel onbekend is over het aardmagneetveld, is het vrijwel zeker dat het wordt opgewekt door spiraalvormige warmtestromingen (convectie) in de vloeibare buitenkern van de aarde. Samen werken die als een soort gigantische dynamo, en worden daarom de geodynamo genoemd. Ook is duidelijk dat er 3,4 miljard jaar geleden al een magneetveld was, want van die leeftijd is gesteente bekend met mineralen die naar het magneetveld zijn gericht.

Warmtestromingen

Volgens Richard Bono, eerste auteur van het artikel en verbonden aan het Geomagnetism Laboratory van de universiteit van Liverpool, was de ‘motor’ van die warmtestromingen lange tijd de hitte van de aarde zelf. „Die was na zijn vorming 4,6 miljard jaar geleden lange tijd erg heet”, zegt hij. Maar de aarde koelde af, waardoor de dynamo afzwakte. Het idee is dat op een gegeven moment een andere motor die warmtestromingen op gang heeft gehouden: de vorming van de vaste binnenkern. Die bestaat vooral uit ijzer en bij de afkoeling en kristallisatie daarvan komt veel warmte vrij, licht Bono toe. De vraag is wanneer die binnenkern ontstond. Schattingen lopen uiteen van 2 miljard tot 500 miljoen jaar geleden.

Met drie collega’s onderzocht Bono ijzerrijk gesteente van 565 miljoen jaar oud, met daarin magnetische korrels. Aan de hand van die korrels konden ze de oriëntatie en de sterkte van het aardmagneetveld afleiden. Ze zien dat het veld over een periode van 75.000 jaar erg wispelturig is geweest, en heel zwak. „Het veld dreigde in elkaar te klappen, maar herstelde zich”, zegt Bono. Hij en zijn collega’s vermoeden dat de binnenkern zich pas na deze roerige 75.000 jaar is gaan vormen. Want hoewel het aardmagnetisch veld ook na het ontstaan van de binnenkern perioden zwakker is geweest, met name gedurende de fase dat de magnetische noord- en zuidpool van positie wisselen, duren die nooit langer dan 5.000 jaar.

In een commentaar schrijft de Amerikaanse geofysicus Peter Driscoll dat de vorming van de vaste binnenkern „net op tijd kwam om de geodynamo op te laden en het magnetisch schild van de aarde te redden”.

‘Speculatief’

Arwen Deuss, hoogleraar structuur en samenstelling van de diepe aarde aan de Universiteit Utrecht en niet bij het onderzoek betrokken, noemt het een „spannend artikel”. Maar ook „speculatief”. Want het maakt de vaste binnenkern van de aarde „wel heel erg jong”. Het betekent dat hij relatief weinig tijd heeft gehad om zijn huidige grootte te bereiken. „En dus veel sneller is gegroeid dan we tot nog toe dachten.” Dat zou volgens haar kunnen betekenen dat de aarde sneller afkoelt dan gedacht.

Ook geofysicus Lennart de Groot, eveneens verbonden aan de Universiteit Utrecht, is voorzichtig. De onderzoekers hebben weliswaar een goede methode gebruikt om het magneetveld te reconstrueren, maar dat vraagt wel heel veel metingen. „En daar begint de schoen te wringen, want die hebben ze nog niet”, zegt De Groot. Hij vraagt zich af: zullen we hetzelfde zien in gesteente van Australië, Zuid-Afrika, Rusland?

Saillant is dat het leven op aarde, zover nu bekend, rond 540 miljoen jaar geleden aan zijn zogeheten ‘Cambrische explosie’ begon. Het was het begin van meercellig leven. Bono is voorzichtig dit te koppelen aan de vorming van de binnenkern en het aardmagneetveld. „Dat is nu nog erg tricky.”