Onze vroege aarde leek wel een heavy metal-albumhoes: een gesmolten bal bedekt met een wereldwijde lavazee, die dodelijke gassen uitspuwde terwijl ze werd bestookt door de vlammende ruimtestenen van de gewelddadige, chaotische nageboorte van ons zonnestelsel.
In de daaropvolgende 4,5 miljard jaar van hectische kosmisch-geologische tijd is de situatie enigszins tot rust gekomen, waardoor mensen , lemuren en andere soorten konden ontstaan.
Dit vindt u misschien ook leuk
Een visioen van deze helse, oeroude realiteit blijft bestaan, (hopelijk) nooit meer door menselijke ogen te zien: onze gesmolten metalen kern , die ongeveer net zo heet brandt als het oppervlak van de zon .
Maar onze kern stuurt voortdurend chemische boodschappers door zijn lagen naar boven, waaronder de uit de ruimte afkomstige bestanddelen van zijn ontstaan, die daar ongeveer een derde van de levensduur van het universum opgesloten zitten .
Dit omvat de waterstof die werd aangezogen uit de gigantische wolk van gas en stof waaruit de zon is ontstaan , die vanuit de kern omhoog sijpelt en in de mantel en korst in water verandert – niet zomaar water dat rondspat, maar water dat in mineralen is opgesloten.
De aardkern lekt water naar de bovenste aardlagen, waardoor er water ontstaat.
De vroege aarde zag er mogelijk ongeveer zo uit. ( Merikanto/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0 )
Daarom wilde een team geowetenschappers van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China in Hefei een wetenschappelijk populaire, eeuwenoude (technisch gezien zo oud als de aarde zelf) vraag beantwoorden:
Zijn de chemische verschillen in de diepe mantel overblijfselen van de kristallisatie van onze planeet uit een magmabol, of bewijs dat de kern en de mantel al sinds onheuglijke tijden chemische stoffen hebben uitgewisseld?
In een studie die is gepubliceerd in Science Advances , gebruikten de onderzoekers door machine learning ondersteunde “padintegraalsimulaties” om de kwantumwerking van moleculen en atomen te onderzoeken.
Zijn de chemische verschillen in de diepe mantel overblijfselen van de kristallisatie van onze planeet uit een magmabol, of bewijs dat de kern en de mantel al sinds onheuglijke tijden chemische stoffen hebben uitgewisseld?
Belangrijk is dat ze hierdoor het transport van waterstof in het binnenste van de aarde konden analyseren. Waterstof is namelijk een bijzonder kwantummechanisch atoom vanwege zijn lichte gewicht.
Ze controleerden daarom de verhouding tussen deuterium en waterstof, die de verhouding meet van een zwaarder waterstofisotoop genaamd deuterium tot het gewone waterstof, om te zien of het lichtere waterstof omhoog lekte via gesmolten pluimen die aan de oppervlakte uitbarstten.
Het kristallisatiemodel laat echter zien dat de fractionering van mineralen en smelt vrij zwak is, waardoor er een gelijkmatige D/H-verdeling in de oude mantel zou ontstaan.
“Deze resultaten wijzen er gezamenlijk op dat de kristallisatie van een magma-oceaan een primitieve mantel oplevert met een in wezen homogene waterstofisotoopsamenstelling, ondanks grote variaties in druk, temperatuur en modelaannames,” concludeerden de onderzoekers .
Een illustratie van de interne structuur van de aarde. ( IsadoravanIbiza/Wikimedia Commons/CC BY-SA 3.0 )
Ze ontdekten dat de belangrijkste factor de initiële waterstofisotoopsamenstelling van de magma-oceaan was; andere variabelen, waaronder het aanvankelijke watergehalte (geschat op maximaal twee oceaanmassa’s), hadden weinig invloed op het resultaat.
