Een team van seismologen aan de Australian National University (ANU) heeft een fascinerende ontdekking gedaan: een donutvormige regio diep onder het aardoppervlak, duizenden kilometers onder onze voeten.
De structuur van de aarde
De aarde is te vergelijken met een gigantische ui, opgebouwd uit verschillende lagen. Aan de buitenkant vinden we de aardkorst, een dunne, vaste schil waar wij op leven. Net daaronder ligt de mantel, een dikke laag die deels vast is, maar door langzaam stromend gesteente verantwoordelijk is voor de beweging van de tektonische platen. Verder naar het centrum toe bevindt zich de buitenkern, een kolkende zee van vloeibaar ijzer en nikkel. Deze vloeibare massa is niet zomaar aanwezig; door haar beweging genereert zij het aardmagnetisch veld dat ons beschermt tegen schadelijke zonnewind en straling. En helemaal in het midden van de aarde ligt de binnenkern, een massieve bol van ijzer en nikkel die, ondanks de intense hitte, vast blijft door de enorme druk die er heerst.
Reusachtige donut
De nieuw ontdekte regio bevindt zich op de grens tussen de vloeibare buitenkern en de mantel. Wat deze regio zo bijzonder maakt, is dat ze zich als een reusachtige donut rondom de evenaar uitstrekt. Professor Hrvoje Tkalčić mede-auteur van de studie waarin de regio wordt beschreven, licht toe: “Het gebied ligt parallel aan het equatoriale vlak, is beperkt tot de lage breedtegraden en heeft de vorm van een donut. We weten de exacte dikte van de donut niet, maar we leiden af dat hij een paar honderd kilometer onder de kern-mantelgrens reikt.”
Ongebruikelijke methode
Om deze verborgen structuur te ontdekken, moest het team afwijken van de gebruikelijke seismologische methoden. Normaal gesproken analyseren wetenschappers seismische golven direct na een aardbeving. Maar dit keer richtte het team zich op golfvormen die pas uren na de beving werden waargenomen. Door de paden van deze golven door de aarde te volgen en nauwkeurig te berekenen hoe ze zich door de buitenkern voortplanten, konden de onderzoekers een gedetailleerd beeld schetsen van deze mysterieuze regio.
Elementaire ‘mixer’
De ontdekking van de donutvormige regio is belangrijk voor ons begrip van het aardmagnetisch veld. Dit veld, dat de aarde beschermt tegen onder meer de schadelijke zonnewind, wordt opgewekt door de beweging van vloeibaar ijzer en nikkel in de buitenkern. Deze metalen zijn elektrisch geleidend, en hun bewegingen creëren elektrische stromen die op hun beurt het magnetische veld genereren. De aanwezigheid van het aardmagnetisch veld is van cruciaal belang voor het leven op aarde, maar er is nog veel niet bekend over hoe het is ontstaan. Deze nieuwe studie lost nu mogelijk een deel van de puzzel op. In de donutvormige regio bevinden zich immers meer lichte chemische elementen dan elders in de buitenkern. Deze elementen zijn minder dicht dan het omringende ijzer en nikkel, waardoor ze werken als een soort ‘mixer’ die de vloeistof in de buitenkern in beweging brengt.
Waarom is dit belangrijk?
Het begrijpen van deze samenstelling is cruciaal voor het begrijpen van het aardmagnetisch veld, dat essentieel is voor het leven op aarde. De aanwezigheid van lichte elementen en de manier waarop ze het mengproces binnen de buitenkern beïnvloeden, kan helpen bij het voorspellen van mogelijke veranderingen in het magnetisch veld, zoals de verzwakking of zelfs het potentieel verdwijnen ervan. Bovendien biedt deze ontdekking inzichten in hoe magnetische velden ontstaan op andere planeten, wat verder kan bijdragen aan ons begrip van het universum.
Case study: de dode rode planeet
Het belang van een magnetisch veld wordt bijzonder duidelijk als we naar Mars kijken. De rode planeet had ooit een sterk magnetisch veld dat mogelijk bijdroeg aan de bescherming van zijn atmosfeer. Dit veld is echter verloren gegaan, wat heeft geleid tot een kwetsbare atmosfeer die continu wordt blootgesteld aan de zonnewind. Deze blootstelling heeft de atmosfeer aanzienlijk verzwakt en bijgedragen aan het verdwijnen van waterbronnen. Tegenwoordig kan Mars, ondanks zijn rijke geschiedenis van vloeibaar water en andere grondstoffen, geen leven herbergen zoals we dat op aarde kennen.
