Echo toont landschap boven de aardkern

Het betreffende gebied, dat onder de Amerika’s ligt, blijkt niet netjes homogeen, maar vertoont ‘topografie’: op sommige plaatsen zijn de gesmolten gesteenten op een gegeven diepte anders samengesteld dan elders. Het is voor het eerst dat dergelijke onderaardse ‘landschappen’ zichtbaar gemaakt zijn, in dit geval in de diepste 400 kilometer van de aardmantel.

Globaal kent de aarde drie geologische gebieden: de vaste aardkorst (tot 30 kilometer dik), de aardmantel van gesmolten gesteenten (tot 2900 kilometer diepte) en de metalen aardkern (2200 kilometer vloeibare buitenkern en 1250 kilometer vaste binnenkern).

De globale opbouw is allang bekend uit de weerkaatsing van aardbevingen aan de verschillende overgangen in het binnenste van de aarde. Details in de opbouw waren hooguit van zeer kleine gebiedjes bekend.

Van der Hilst, die zowel aan het MIT in Boston is verbonden als de Universiteit Utrecht, publiceerde deze week in Science (30 maart) een kaart voor een gebied onder de Amerika’s van miljoenen vierkante kilometers. Behalve de ruimtelijke kaart van het gebied, geeft hij ook schattingen van de temperaturen ter plaatse, die rond de 3950 kelvin ligt (ca. 3700 graden celsius).

Bij die temperatuur neemt het perovskiet-gesteente onder de gegeven druk een iets andere structuur aan, die ook leidt tot andere reflecties van bevingstrillingen.

Uit de temperatuurprofielen is ook af te leiden hoeveel warmte de aarde in de kern produceert en hoeveel daarvan naar buiten komt. De gevonden waarden voor de zogeheten warmteflux stemmen redelijk overeen met eerdere, veel indirectere schattingen.

Volgens de onderzoekers spelen waargenomen variaties van plaats tot plaats in de warmteflux een rol bij het ontstaan van stromingen in de aardmantel. Die drijven aan de bovenkant de bewegingen van de continenten aan.

De door Van der Hilst gebruikte echo-techniek lijkt op methodes die in de exploratie van olie en gas in de aardkorst worden gebruikt. Daarbij wordt uit een beving en de reflecties van trillingen in de diepe met ingewikkelde computerberekeningen een model gemaakt van het reflecterende gebied.

Doordat de Amerikaanse continenten veel bevingen kennen en Noord-Amerika vol staat met seismometers, kon de techniek ook voor veel diepere structuren worden gebruikt.

Van der Hilst verwacht dat zijn technieken op grotere schaal zullen worden gebruikt, nu het werkingsprincipe is aangetoond. Hijzelf werkt nu aan een studie van het gebied diep onder Eurasië; anderen werken aan de aarde onder Nieuw-Zeeland.