Vlak onder de tektonische platen van de aarde hebben wetenschappers een nieuwe aardlaag ontdekt. Onder de aardkorst blijkt nog een laag gedeeltelijk gesmolten gesteente te liggen. Die kan ons mogelijk meer vertellen over hoe die aardplaten bewegen.
Deze half gesmolten materie is op vergelijkbare diepte al eerder gevonden, maar Texaanse onderzoekers bewijzen nu voor het eerst dat deze laag overal ter wereld voorkomt en dat hij een belangrijke rol speelt in de platentektoniek. Met deze theorie worden de geografische ligging van continenten, oceanen, gebergten, aardbevingen en vulkaanuitbarstingen verklaard en proberen seismologen om natuurgeweld zoals in Turkije en Syrië nauwkeuriger voorspellen.
De dikte van de tektonische platen of schollen verschilt nogal, maar de gesmolten laag waar we het hier over hebben, bevindt zich ongeveer 160 kilometer onder onze voeten en maakt deel uit van de asthenosfeer in de aardmantel. De zachte en hete asthenosfeer is belangrijk voor de tektoniek omdat hij grenst aan de koudere, meer rigide lithosfeer die er bovenop ligt. Door de relatief zachte onderlaag kunnen de tektonische platen over de aardmantel heen bewegen.
Nauwelijks effect op aardplaten
Wetenschappers kunnen er echter nog niet precies de vinger op leggen waarom deze laag zachter is. Men dacht eerder dat het gesmolten gesteente in de bovenmantel een van de redenen zou kunnen zijn. Dit klinkt logisch, maar de Texaanse studie laat zien dat de gesmolten massa geen noemenswaardige invloed uitoefent op de stroming van het mantelgesteente. “We denken intuïtief dat iets wat smelt wel een grote rol móét spelen bij de viscositeit (stroperigheid of traagvloeibaarheid) van het materiaal”, zegt onderzoeksleider van de University of Texas, Junlin Hua. “Maar uit ons onderzoek bleek dat zelfs op de plekken waar het mantelgesteente dun gesmolten is, dit niet of nauwelijks effect heeft op de stroming in de mantel en de bovenliggende aardplaten.”
Glijden en schuiven
Volgens Hua zijn er andere krachten die een allesoverheersende invloed hebben op de beweging van de platen. Hij legt uit dat de convectie (warmtestroming), die ontstaat door temperatuurverschillen in het hete mantelgesteente, de grootste boosdoener is van de verschuivingen in de toplaag. Ook al is het binnenste van de aarde grotendeels verhard, toch kan dit gesteente langzaam gaan glijden en schuiven. “Het is erg nuttig dat nu vaststaat dat de onderzochte smeltlaag geen noemenswaardige invloed heeft op de tektoniek, omdat er zo weer een lastige variabele weggestreept kan worden in de computermodellen over de aarde”, zegt onderzoeker en professor Thorsten Becker. “Het is niet zo dat deze vorm van lokaal smelten in de bovenmantel totaal onbelangrijk is – we kunnen het zien als een marker van wat er allemaal onder de aardkorst gebeurt – maar uit ons onderzoek blijkt niet dat het een specifiek aardproces heel duidelijk beïnvloedt.”
Geen correlatie met aardbevingen
Het idee om naar een nieuwe laag in het binnenste van de aarde te zoeken, kwam op bij Hua toen hij tijdens zijn promotieonderzoek seismische beelden van de mantel onder Turkije bestudeerde. Hij was geïntrigeerd door aanwijzingen van gedeeltelijk gesmolten gesteente onder de korst, maar dacht in eerste instantie dat hij te maken had met een lokale anomalie. Toen hij vergelijkbare beelden verzamelde van andere seismische stations, bleek dat overal ter wereld op ongeveer dezelfde diepte hetzelfde fenomeen te zien was in de heetste zone van de asthenosfeer. Daarna keek hij wederom raar op toen hij zijn nieuwe smeltkaart vergeleek met aardbevingsdata en geen enkele correlatie kon ontdekken.
“Het werk van Hua en collega’s is uitermate interessant, omdat het begrijpen van de asthenosfeer, de redenen waarom het gesteente zo zacht is en de krachten die in deze aardlaag spelen, van fundamenteel belang zijn voor het begrijpen van platentektoniek”, besluit seismoloog Karen Fischer. Maar de laag gesmolten gesteente heeft dus geen invloed op aardbevingen.
