Het middelpunt van de aarde kan heter zijn dan het oppervlak van de zon

(Credit: ESRF)

Het oppervlak van de zon is heet – meer dan 5500 graden Celsius (dat is bijna 10.000 graden Fahrenheit . Maar als nieuwe bevindingen juist zijn, dan kan het centrum van onze eigen planeet wel eens heter zijn – meer dan 1000 graden heter dan tot nu toe werd gedacht.

Het is al enige tijd bekend dat de kern van de aarde voornamelijk uit gesmolten ijzer bestaat, en dat het temperatuurverschil tussen de vloeibare kern van de aarde en haar vaste mantel ervoor zorgt dat de aarde een magnetisch veld heeft. Bij een experiment 20 jaar geleden werd gebruik gemaakt van optische methoden om de aardkern te observeren, hetgeen leidde tot een schatting van de temperatuur van de aardkern op ongeveer 5000 graden Celsius. Die resultaten kunnen echter zijn verstoord door de aanwezigheid van herkristalliserende ijzerdeeltjes – die het experiment kunnen verstoren.

Om een nauwkeuriger schatting te krijgen, heeft een team van onderzoekers van de European Synchrotron Radiation Facility een röntgeninstrument ontwikkeld dat nauwkeurige informatie kan verkrijgen over de moleculaire structuur van een stof. Met deze structurele informatie kunnen wetenschappers begrijpen of een metaal zich bijvoorbeeld in vaste, vloeibare of gedeeltelijk gesmolten toestand bevindt.

“We hebben een nieuwe techniek ontwikkeld waarbij een intense bundel röntgenstralen van het synchrotron een monster kan aftasten en binnen een seconde kan afleiden of het vast, vloeibaar of gedeeltelijk gesmolten is, met behulp van een proces dat diffractie heet,” zei teamlid Mohamed Mezouar in een persbericht. “Dit is kort genoeg om temperatuur en druk constant te houden, en tegelijkertijd chemische reacties te vermijden.”

Om de temperatuur van ijzer in de kern van de Aarde te achterhalen, extrapoleerden wetenschappers eerst de druk van de kern door seismische golven waar te nemen tijdens aardbevingen. Deze waarnemingen leidden tot de schatting dat de druk in de kern van de aarde ongeveer 3,3 miljoen maal zo hoog is als de atmosferische druk aan de oppervlakte. Vervolgens onderwierpen zij kleine stukjes ijzer aan die intense druk en gebruikten lasers om het ijzer tot duizenden graden te verhitten.

Met behulp van röntgenwaarnemingen konden zij toen de structuur van ijzer bij een bekende temperatuur en druk vergelijken met de structuur van ijzer zoals het bestaat in de kern van de aarde. Van daaruit konden zij extrapoleren wat de temperatuur van het ijzer was op basis van de druk in het centrum van de Aarde. Dat leidde tot de conclusie dat de temperatuur van het centrum van de Aarde ongeveer 6000 graden Celsius bedraagt – een temperatuur die ongeveer 9% hoger ligt dan wat er op het oppervlak van de Zon bestaat.

Op basis van de resultaten van dit experiment zal het onderzoeksteam deze technieken gaan gebruiken om meer waar te nemen over de samenstelling van de Aarde op diepten die veel groter zijn dan waar een mens ooit is geweest.

“We zijn natuurlijk zeer tevreden dat ons experiment de beste theorieën van vandaag over de warmteoverdracht vanuit de aardkern en de generatie van het aardmagnetisch veld heeft gevalideerd,” zei teamleider Agnès Dewaele in een verklaring. “Ik heb goede hoop dat we in de niet zo verre toekomst elke toestand van materie in het binnenste van de aarde in onze laboratoria kunnen reproduceren en met synchrotron-röntgenstraling kunnen onderzoeken.”

Volg mij op Twitter of Facebook. Lees mijn Forbes-blog hier.