Het wordt algemeen aanvaard dat de binnenkern van de aarde ongeveer een miljard jaar geleden werd gevormd toen een vaste, superhete ijzeren klomp begon spontaan te kristalliseren in een 4, 200 mijl brede bal van vloeibaar metaal in het centrum van de planeet.

Eén probleem:dat kan niet - of, minstens, is nooit gemakkelijk verklaard, volgens een nieuw artikel gepubliceerd in Aardse en planetaire wetenschapsbrieven van een team van wetenschappers aan de Case Western Reserve University.

Het onderzoeksteam bestaande uit postdoctoraal student Ludovic Huguet; Aarde, Milieu, en professoren Planetaire Wetenschappen James Van Orman en Steven Hauck II; en materiaalwetenschap en -techniek, professor Matthew Willard, verwijzen naar dit raadsel als de 'inner-core nucleation paradox'.

Die paradox gaat als volgt:wetenschappers weten al meer dan 80 jaar dat er een gekristalliseerde binnenkern bestaat. Maar het Case Western Reserve-team beweert dat dit algemeen aanvaarde idee één cruciaal punt verwaarloost:eenmaal toegevoegd, zou suggereren dat de innerlijke kern niet zou moeten bestaan.

De innerlijke kern tegenstrijdigheid

Dit is waarom:Hoewel het algemeen bekend is dat een materiaal op of onder het vriespunt moet zijn om vast te zijn, het blijkt dat het maken van het eerste kristal uit een vloeistof extra energie kost. Die extra energie - de nucleatiebarrière - is het ingrediënt dat modellen van het diepste binnenste van de aarde tot nu toe niet hebben opgenomen.

Om de kiemvormingsbarrière te overwinnen en te beginnen te stollen, echter, de vloeistof moet ver onder het vriespunt worden gekoeld - wat wetenschappers 'onderkoeling' noemen.

Alternatief, er moet iets anders worden toegevoegd aan het vloeibare metaal van de kern - in het midden van de planeet - waardoor de benodigde onderkoeling aanzienlijk wordt verminderd.

Maar de nucleatiebarrière voor metaal - bij de buitengewone druk in het centrum van de aarde - is enorm.

"Iedereen, inclusief onszelf, leek dit grote probleem te missen - dat metalen niet onmiddellijk beginnen te kristalliseren tenzij er iets is dat de energiebarrière veel verlaagt, ' zei Hauck.

Het Case Western Reserve-team stelt dat de meest voor de hand liggende oplossingen verdacht zijn:

" Dat de binnenkern op de een of andere manier werd onderworpen aan een enorme onderkoeling van ongeveer 1, 800 graden Fahrenheit (1, 000 Kelvin) - veel meer dan de hoeveelheid koeling die wetenschappers hebben vastgesteld. Als het centrum van de aarde deze temperatuur had bereikt, bijna de hele kern zou snel moeten kristalliseren, maar het bewijs geeft aan dat het niet zo is.

"Dat er iets gebeurde om de nucleatiebarrière te verlagen, waardoor kristallisatie kan plaatsvinden bij een hogere temperatuur. Wetenschappers doen dit in het laboratorium door een stuk vast metaal toe te voegen aan een licht onderkoeld vloeibaar metaal, waardoor het nu heterogene materiaal snel stolt. Maar het is moeilijk om op wereldschaal te bedenken hoe dit heeft kunnen gebeuren, hoe een nucleatieversterkende vaste stof zijn weg naar het centrum van de planeet had kunnen vinden om de verharding (en uitzetting) van de binnenkern mogelijk te maken, zei Huguet.

"Dus, als de kern een zuivere (homogene) vloeistof is, de binnenkern zou helemaal niet moeten bestaan ​​omdat het niet in die mate onderkoeld kon zijn, ' zei Van Orman. 'En als het niet homogeen is, hoe is het zo geworden?

"Dat is de inner-core nucleatieparadox."

Mogelijke antwoorden

Hoe is de vaste binnenkern dan gevormd?

Momenteel, het favoriete idee van het team is verwant aan de tweede oplossing hierboven:dat grote lichamen van massief metaal langzaam van de rotsachtige mantel naar de kern vielen om de kiemvormingsbarrière te verlagen.

Maar dat zou een enorme goudklomp vereisen - misschien de grootte van een grote stad - om zwaar genoeg te zijn om door de mantel te vallen en dan groot genoeg om het de kern te maken zonder volledig op te lossen.

Als dat het geval is, "We moeten uitzoeken hoe dat kan gebeuren, ', zegt Van Orman.

"Anderzijds, " hij zei, "Is er een gewoon kenmerk van planetaire kernen waar we nog niet eerder aan hebben gedacht - iets waardoor ze die nucleatiebarrière kunnen overwinnen?

"Het is tijd voor de hele gemeenschap om na te denken over dit probleem en hoe het te testen. De innerlijke kern bestaat, en nu moeten we uitzoeken hoe het daar is gekomen."