Je leest:

Aardmagnetisch veld al vroeg ontstaan

Aardmagnetisch veld al vroeg ontstaan

Auteur: | 24 mei 2007

Het aardmagnetisch veld is van groot belang voor het leven. Zonder de magneetparaplu van de aarde zou dodelijke straling uit de ruimte leven op aarde bijna onmogelijk maken. Oude kristallen laten zien dat het magneetveld al 3,2 miljard jaar bestaat. De aarde zelf is zo’n 4,4 miljard jaar oud.

Het aardmagnetisch veld is van groot belang voor het leven. Zonder dat magnetisch veld zou de dodelijke zonnewind immers de atmosfeer rondom de aarde (vrijwel) geheel wegblazen, waardoor het aardoppervlak aan dodelijke straling vanuit de ruimte zou zijn blootgesteld. Alleen zeer primitieve organismen zouden dan mogelijk tot ontwikkeling kunnen komen en overleven.

Omdat het aardmagnetisch veld berust op de dynamowerking die het gevolg is van het verschillend roteren van de vloeibare buitenkern en de vaste binnenkern, kon het veld zich pas ontwikkelen toen de oorspronkelijk volledig gemengde bouwstenen van de aarde zich door verschillen in dichtheid voldoen van elkaar hadden afgescheiden om ‘schillen’ (korst, buitenmantel, binnenmantel, buitenkern en binnenkern) te vormen. Wanneer dat moment plaatsvond, is niet geheel duidelijk. De oudste gesteenten waaruit een aardmagnetisch veld kan worden afgeleid, zijn zo’n 2,8 miljard jaar oud.

Het zuidpoollicht (Aurora Australis) boven het Amundsen-Scott South Pole Station. Het poollicht wordt veroorzaakt door geladen deeltjes uit de zonnewind die bij de magneetpolen inslaan op de atmosfeer. bron: John Berry, National Science Foundation. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Buurplaneten

Nu blijkt uit de analyse van kristallen van 3,2 miljard jaar oud dat er ook toen al een aardmagnetisch veld moet hebben bestaan. In bepaalde opzichten is dat verrassend, want volgens theoretische modellen is 3,2 miljard jaar geleden zo’n beetje het allereerste moment waarop zich een vaste aardkern kon hebben ontwikkeld.

Aan de andere kant past de nieuwe bevinding goed in het plaatje dat we van onze buren in de ruimte hebben. Zowel de maan als Mars moeten namelijk al vroeg een magnetisch veld hebben gehad, maar dat moeten ze tussen 4 en 3 miljard geleden zijn kwijtgeraakt, waarschijnlijk omdat ze – door hun geringere afmetingen – toen al zo ver waren afgekoeld dat ze geen vloeibare kern meer hadden, en er dus ook geen dynamowerking kon optreden. Beide zijn hun atmosfeer inmiddels vrijwel geheel kwijtgeraakt doordat die door de zonnewind werd weggeblazen.

Het huidige aardmagnetisch veld vertoont een getordeerd (gedraaid) patroon. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Insluiting

Uit het nieuwe onderzoek blijkt ook dat de intensiteit van het vroege aardmagnetisch veld minimaal half zo sterk moet zijn geweest als het huidige magneetveld. Eerder werd aangenomen dat het vroege veld veel zwakker was: ca. 10% van het huidige aardmagnetisch veld. Het oudst bekende aardmagnetisch veld van ‘normale’ sterkte dat tot nu toe bekend was, dateert van ongeveer 2,5 miljard jaar geleden.

De nieuwe gegevens konden worden verkregen dankzij een nieuwe techniek. De onderzoekers verhitten daarbij individuele kristallen met een laser en meten hun magnetische sterkte met een SQUID (Superconducting Quantum Interface Device), een uiterst gevoelig apparaat dat ook wordt gebruikt bij het ontwerpen van computerchips. In de behandelde kwarts- en veldspaatkristallen komen kleine insluitsels voor die als het ware het aardmagnetisch veld ten tijde van hun insluiting hebben bewaard.

Het aardmagnetische veld ontstaat door de dynamowerking tussen de (draaiende) vaste binnenkern en vloeibare buitenkern van de aarde.

Verontreinigingen

Bij het analyseren van de magnetische gegevens was het grote probleem dat invloed van verontreiniging moest worden vermeden, en dat ook de invloed van eventuele latere veranderingen van het ‘opgeslagen’ aardmagnetisch veld moesten worden uitgesloten. Tot nu toe kon dat nauwelijks, omdat de al tientallen jaren gebruikte techniek om het aardmagnetisch veld ten tijde van de vorming van stollingsgesteenten te bepalen, berustte op analyse van gesteentemonsters van enkele centimeters grootte. Daarbij speelden verstorende factoren steeds en aanzienlijke rol. Door uit te gaan van insluitsels in zeer kleine kristallen, konden de onderzoekers deze verstoringen elimineren.

Om na te gaan of de gevonden waarden ook werkelijk behoorden bij het aardmagnetisch veld van 3,2 miljard jaar geleden, hebben de onderzoekers ook de ligging van de onderzochte gesteenten gemeten ten opzicht van de toenmalige magnetische polen. De poolpositie bepaalden ze ook met conventionele methoden voor gesteenten van gelijke ouderdom, en de uitkomsten bleken overeen te komen, zodat het onwaarschijnlijk is dat de gevonden resultaten beïnvloed zijn door de nieuwe analysetechniek.

Referenties

Dunlop, D.J., 2007. A more ancient shield. Nature 446. 623-625.

Tarduno, J.A., Cottrell, R.d., Watkeys, M.K. & Bauch, D., 2007. Geo magnetic field strength 3.2 billion years ago recorded by single silicate crystals. Nature 446, p. 657-660.

Zie verder

Lees ook meer nieuws op de website van NGV Geoniews

Dit artikel is een publicatie van NGV Geonieuws.
© NGV Geonieuws, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 24 mei 2007

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.