Wat zit er in de binnenste kern van de aarde? Seismische golven onthullen een diepere kern.

De binnenste kern van de aarde lijkt een dieper geheim te hebben.

Geologische leerboeken bevatten bijna onvermijdelijk een uitgesneden diagram van de aarde dat vier netjes gedefinieerde lagen laat zien: een dunne buitenste korst van gesteente waarop we leven, bekend als de korst; de mantel, waar gesteente stroomt als een zeer stroperige vloeistof die de beweging van continenten en het optillen van bergen aandrijft; een vloeibare ijzer-nikkel buitenkern die het magnetische veld van de planeet genereert; en een stevige binnenkern.

Twee Australische wetenschappers, die de kruising van seismische golven van grote aardbevingen analyseerden, zeiden dat er een heel andere laag in het centrum van de aarde is. “We hebben nu het bestaan ​​van de binnenste kern bevestigd”, zei een van de wetenschappers, Hrvoj Tcalcic, hoogleraar geofysica aan de Australian National University in Canberra.

Dr. Tkalcik en Tan Soon Pham, een postdoctoraal onderzoeker, schatten dat de binnenste kern ongeveer 800 mijl breed is. De hele binnenkern is ongeveer 1500 mijl breed. Hun bevindingen waren Dinsdag gepubliceerd in Nature Communications.

Hoewel een uitgesneden diagram duidelijke scheidingen lijkt weer te geven, is de kennis over de diepte van de aarde onontkoombaar troebel. Het is ongeveer 4.000 mijl van het centrum van de aarde en het is onmogelijk om meer dan een paar mijl in de aardkorst te boren. Het meeste van wat er bekend is over wat eronder ligt, is afkomstig van seismische golven – de trillingen van aardbevingen die over en rond de planeet reizen. Zie ze als een gigantisch sonisch beeld van de aarde.

Eerst twee seismologen van Harvard, Miyake Ishii en Adam Dzyonski Hij stelde in 2002 het idee van een diepere innerlijke kern voor Gebaseerd op de snelheidskarakteristieken van seismische golven die door de binnenkern gaan. Wetenschappers wisten al dat de snelheid van seismische golven die door dit deel van de aarde reizen, varieert met de richting. Golven bewogen sneller wanneer ze van de ene pool naar de andere langs de aardas reisden en langzamer wanneer ze loodrecht op de as reisden. Geofysici geloven dat het verschil in snelheden – een paar procent sneller langs de polaire sporen – voortkomt uit de uitlijning van ijzerkristallen in de binnenste kern.

Maar in een klein gebied in het midden waren de langzaamste golven de golven die onder een hoek van 45 graden ten opzichte van de as bewogen in plaats van 90 graden, zeiden seismologen van Harvard.

Er waren toen te weinig gegevens beschikbaar om iedereen te overtuigen.

De beste metingen zouden de seismische golven zijn die van de oorsprong van de aardbeving rechtstreeks naar de aarde gaan en door de diepere binnenkern. Om dit te detecteren, is echter over het algemeen een seismometer nodig die zich bijna precies aan de andere kant van de aarde bevindt, en dat punt bevindt zich in het midden van de oceaan.

Het nieuwe artikel maakt gebruik van het feit dat seismische golven ook terugkaatsen. Zo kan een seismometer dicht bij het epicentrum de weerkaatsing detecteren van een golf die door de aarde is gegaan en terugkaatst, waarbij hij tweemaal de binnenste kern passeert. Het kan ook een tweede keer heen en weer worden gereflecteerd, waarbij het vier keer door de binnenste kern reist.

Vooral in de Verenigde Staten zijn de afgelopen jaren een groot aantal seismografen ingezet. De combinatie van signalen van meerdere instrumenten maakte het mogelijk om zwakke reflecties van aardbevingen van magnitude 6 of groter te detecteren. “We hebben 200 gebeurtenissen verwerkt en ontdekten dat 16 van hen deze feedbackgolven hadden”, zei Dr. Tkalcic.

Bij een van de aardbevingen die in 2017 op de Salomonseilanden uitbrak, werden golven die vijf keer door de binnenste kern reisden, gedetecteerd door seismometers die toevallig aan de andere kant van de planeet waren geplaatst.

“Een pluim voor hen voor het onthullen van observaties die verdere studies kunnen gebruiken om de verwarring van de structuur van de binnenste kern te ontrafelen”, zei Georg Helfrich van het Institute of Earth and Life Sciences van het Tokyo Institute of Technology in Japan, die niet betrokken was bij het onderzoek.

Er lijkt geen groot verschil in samenstelling te zijn tussen de buitenste en binnenste delen van de binnenste kern, en de overgang lijkt eerder geleidelijk dan scherp.

Dit zou kunnen wijzen op enige verandering in het oude verleden van de aarde, zei Vernon Cormier, een professor natuurkunde aan de Universiteit van Connecticut die niet betrokken was bij het onderzoek. De binnenkern is vrij jong, geologisch gezien, zei Dr. Cormier – schattingen lopen uiteen van 600 miljoen tot een miljard jaar oud. Dit is slechts een fractie van de 4,5 miljard jaar oude geschiedenis van de planeet en de structuur van de vaste kern lijkt complex te zijn. In januari meldden andere wetenschappers dat de rotatiesnelheid van de binnenste kern aan het veranderen was.

“De reden dat mensen de interne infrastructuur bestuderen, is omdat ze proberen deze te verbinden met het magnetische veld van de aarde”, zei Dr. Cormier. “Mensen zullen proberen te zoeken naar enkele veranderingen in het magnetisch veld van de aarde die mogelijk tegelijk met de verandering in kristallisatie van de binnenste kern hebben plaatsgevonden.”