Wat scheelt er met de rotatie van de binnenkern van de Aarde?

Lange tijd werd aangenomen dat de binnenkern van de Aarde vloeibaar was. Tot de Deense seismologe Inge Lehmann zo haar twijfels had toen ze de gedragspatronen van seismische golven bestudeerde. We zijn in de jaren 30 van vorige eeuw. Haar gelijk (zoals later zou blijken) kon ze echter niet bewijzen. Ook vele andere knappe wetenschappers slaagden niet in het leveren van een bewijsvoering. Zodanig zelfs dat deze kwestie - met enige frustratie - werd bestempeld als “de heilige graal van de geologie”.

Tot geofysica Arwen Deuss (°1975), hoogleraar aan de universiteit van Utrecht, er haar tanden inzette en letterlijk tot de kern is doorgedrongen. Zij leverde een wetenschappelijk onderbouwde bewijsvoering dat die binnenkern zou moeten  bestaan uit vast materiaal. Haar onderzoek was gebaseerd op een eigenschap van S-golven of transversale seismische golven. Die planten zich uitsluitend voort door vaste materie. En detectie van uiterst zwakke seismische golven was inmiddels ook technologisch mogelijk geworden.

 

Een drijvende bol

Alles wijst er nu zo goed als zeker op dat de binnenkern vast is en bestaat uit een nikkel-ijzerlegering. Een uit de kluiten gewassen metalen bol die is omgeven door de vloeibare buitenkern. Die metalen bol heeft een straal van 1.220 km. Dat is iets kleiner dan onze Maan met haar straal van 1.738 km.

 

Over rotatie gesproken

Wat wij ook uitspoken aan het oppervlak van onze planeet, die hele handel blijft maar draaien aan een strak tempo. Op de evenaar is dat een slordige 40.000 km in 24 uur of een goede 1.600 km/h. Het binnenste van de Aarde is verdeeld in concentrische lagen, zoals geïllustreerd in onderstaande schets van Jeremy Kemp.

 

 

Copyright: Jeremy Kemp via Wikipedia Commons

 

Deze lagen roteren mee met de Aarde, en dat geldt evenzeer voor die bol in het midden, die nog vlotjes een omtreksnelheid haalt van een hogesnelheidstrein in topvorm.

Maar juist door de rotatie van al die aardlagen - ook de atmosfeer doet trouwens mee - kunnen zeer kleine variaties optreden in de perioden. Dat zijn zogenaamde 'variaties in daglengten'. Spectaculair zijn die niet: van de grootteorde van milliseconden. Dat komt omdat de verschillende lagen gekoppeld zijn door zwaartekracht, wrijvingskrachten en de elektromagnetische kracht tussen vloeibare en vaste delen. Zo kan de rotatieperiode van de vaste binnenkern kleine variaties vertonen ten opzicht van de rotatie van de erboven liggende lagen.

 

Een studie gepubliceerd in Nature Geoscience

Door seismische gegevens van de laatste 70 jaar te analyseren, hebben Yi Yang en Xiaodong Song van de Universiteit van Beijing (China) kleine verschillen aangetoond tussen de rotatieperioden van de binnenkern en de mantel. Daarenboven hebben zij vastgesteld dat die oscilleren in de tijd. En wel met een periode die zij schatten tussen 60 en 70 jaar. Ook schijnt er een correlatie te zijn tussen de periode van deze oscillatie en de multidecadale variatie in de daglengte. Wat een verband tussen beide verschijnselen doet vermoeden.

 

Fake news

In de pers werd daarop kond gedaan dat de binnenkern zou gestopt zijn te draaien, ja zelfs in de andere richting zou gaan roteren. Ja, zeg! Iemand die zoiets beweert moet dan maar eens uitleggen hoe zo een spontane omkering in zijn werk gaat. We spreken hier wel over een ijzeren bolletje met een straal van 1.220 km! Enige kennis van de gangbare wetten in de natuurkunde lijkt dus wel aangewezen. En het gebrek hieraan heeft de media blijkbaar in verwarring gebracht...

 

Wat er dan wel van de kwestie is

De Chinese onderzoekers hebben fluctuerende verschillen aangetoond in de tijd tussen de rotatiesnelheden van de binnenkern en van de aanliggende laag. Dat betekent dat de relatieve rotatiesnelheid van de binnenkern ten opzichte van de mantel kan variëren van plus (sneller) over nul (synchroon) naar min (trager), en omgekeerd.

Als je relatieve en absolute snelheden door elkaar haspelt, dan is het resultaat natuurlijk chaotisch. Maar misschien wel spectaculair voor de goegemeente die het artikel gretig leest (en gelooft?).

 

Conclusie

Wat scheelt er met de rotatie van de binnenkern van de Aarde?

NIETS, althans volgens de stand van de wetenschap op vandaag.

 

Ayez le culte de l'esprit critique (Louis Pasteur)

 

Waar de inspiratie vandaan kwam:

• https://www.astro.oma.be/nl/studie-over-de-rotatie-van-de-vaste-binnenkern-van-de-aarde-brengt-verwarring-in-de-media/
• Yi Yang and Xiaodong Song, Multidecadal variation of the Earth’s inner-core rotation, Nature Geoscience, 2023 (gepubliceerd online op 23 januari 2023). DOI:10.1038/s41561-022-01112-z.

 

Tekst: Herman Schoups, 20 maart 2023