NGV-Geonieuws 55 artikel 381

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 Oktober 2003, jaargang 5 nr. 20 artikel 381

Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon
Geologisch Instituut, Adam Mickiewicz Universiteit, Poznan (Polen)

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 55! Op de huidige pagina is alleen artikel 381 te lezen.

<< Vorig artikel: 380 | Volgend artikel: 382 >>

381 Aardkern mogelijk niet op aarde gevormd
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over het Inwendige van de Aarde !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

Volgens astronomen (die dat nu eenmaal beter kunnen weten dan geologen) werd bij de planeten van ons zonnestelsel al in de eerste 30 miljoen jaar een scheiding gemaakt tussen aardkern en aardmantel (op de buitenzijde van de mantel zou zich later, door afkoeling en verdere differentiatie, de aardkorst vormen). Die differentiatie tussen kern en mantel zou een min of meer logisch gevolg zijn geweest van de manier waarop de aarde (maar bijv. ook Mars) zou zijn ontstaan: ontstaan door het samenklonteren vanuit gas- en stofwolken tot lichamen (planetesimalen) van enkele kilometers in doorsnede, die zich vervolgens - onder invloed van hun onderlinge aantrekking en door onderlinge botsingen - verenigden tot hemellichamen met een doorsnede van duizenden kilometers.

De maan ontstond door een botsing van een object met de proto-aarde. Deze beide grote hemellichamen moeten toen al een metalen kern hebben gehad. Maar kennelijk hadden niet alle planetesimalen een metalen kern. Uit meteorieten wordt afgeleid dat er planetesimalen van tientallen tot honderden kilometers in doorsnede moeten zijn geweest die niet of nauwelijks gesmolten waren, en waarin zich dus geen metalen kern en een meer silicaatrijke mantel door differentie hadden gevormd. Dat doet de vraag rijzen of opsmelting wel voor alle vroege hemellichamen kan worden beschouwd als het proces dat scheiding tussen (zware) kern en (lichtere) mantel mogelijk maakte.

De smeltpunten voor legeringen van ijzer, nikkel, zwavel en zuurstof (900-1000 C) liggen lager dan die voor de meeste silicaten (1100-1400 C). Als bij temperatuurstijging van een planetesimaal smelting optreedt, zullen dus eerst de metalen smelten, en het ligt niet zonder meer voor de hand dat de ongesmolten silicaten dan naar buiten gedreven worden. Japanse onderzoekers hebben laboratoriumproeven uitgevoerd om na te gaan onder welke omstandigheden zon differentiatie toch kan optreden. Die proeven vonden plaats bij hoge temperatuur (1200-1300 C) en druk (3 Gpa), overeenkomend met de omstandigheden die nu op aarde heersen op 100 km diepte (700 km op de maan).

De ingewikkelde proeven leidden tot de conclusie dat differentiatie tussen kern en mantel al plaatsvindt wanneer een aangroeiend hemellichaam zoals een planetesimaal een diameter heeft van 50-100 km. Dat zou betekenen dat de 'aardkern' niet op aarde is ontstaan, maar dat de planetesimalen waaruit de aarde ontstond elk al een kern en een mantel hadden. Die kernen moeten zijn ontstaan door een soort druppelsgewijze concentratie van gesmolten metaal dat zich via een iets permeable silicaatmassa binnenin concentreerde. Opsmelting is dus niet noodzakelijk (dat verklaart ook waarom sommige meteorieten afkomstig lijken te zijn van planetesimalen die nooit opgesmolten zijn geweest).

Dat bij de onderlinge botsingen van planetesimalen de kernen zich konden verenigen is niet zo verbazingwekkend. Toch roept ook deze ontstaanswijze van kern en mantel vragen op, want er zijn betrekkelijk grote hemellichamen (zoals Ceres) die niet zijn opgedeeld in kern en mantel.

Referenties:
  • Minarik, B., 2003. The core of planet formation. Nature 422, p. 126-128.
  • Yoshino, T., Walter, M.J. & Katsura, T., 2003. Core formatioin in planetesimals triggered by permeable flow. Nature 422, p. 154-157.


Copyright NGV 1999-2014
webmaster@geologischevereniging.nl