Het enorme magnetische veld dat de aarde omringt, het beschermen tegen straling en geladen deeltjes uit de ruimte - en die veel dieren zelfs gebruiken voor oriëntatiedoeleinden - verandert voortdurend, daarom houden geowetenschappers het constant in de gaten. De oude bekende bronnen van het magnetisch veld van de aarde zijn de kern van de aarde - tot 6, 000 kilometer diep in de aarde - en de aardkorst:met andere woorden, de grond waarop we staan. De aardmantel, anderzijds, die zich uitstrekt van 35 tot 2, 900 kilometer onder het aardoppervlak, is tot nu toe grotendeels als "magnetisch dood" beschouwd. Een internationaal team van onderzoekers uit Duitsland, Frankrijk, Denemarken en de VS hebben nu aangetoond dat een vorm van ijzeroxide, hematiet, kan zijn magnetische eigenschappen zelfs diep in de aardmantel behouden. Dit gebeurt op relatief koude tektonische platen, platen genoemd, die vooral onder de westelijke Stille Oceaan worden gevonden.

"Deze nieuwe kennis over de aardmantel en het sterk magnetische gebied in de westelijke Stille Oceaan zou nieuw licht kunnen werpen op alle waarnemingen van het aardmagnetisch veld, ", zegt mineraalfysicus en eerste auteur Dr. Ilya Kupenko van de Universiteit van Münster (Duitsland). De nieuwe bevindingen kunnen, bijvoorbeeld, relevant zijn voor toekomstige waarnemingen van de magnetische anomalieën op de aarde en op andere planeten zoals Mars. Dit komt doordat Mars geen dynamo meer heeft en dus ook geen bron waarmee een sterk magnetisch veld vanuit de kern kan worden opgebouwd zoals op aarde. Het zou kunnen, daarom, nu de moeite waard om een ​​meer gedetailleerde blik op de mantel te nemen. De studie is gepubliceerd in Natuur .

Achtergrond en gebruikte methoden

Diep in de metalen kern van de aarde, het is een vloeibare ijzerlegering die elektrische stromen veroorzaakt. In de buitenste korst van de aarde, rotsen veroorzaken een magnetisch signaal. In de diepere regionen van het binnenste van de aarde, echter, men geloofde dat de rotsen hun magnetische eigenschappen verliezen door de zeer hoge temperaturen en drukken.

De onderzoekers hebben nu de belangrijkste potentiële bronnen van magnetisme in de aardmantel onder de loep genomen:ijzeroxiden, die een hoge kritische temperatuur hebben, d.w.z. de temperatuur waarboven materiaal niet langer magnetisch is. In de aardmantel, ijzeroxiden komen voor in platen die vanuit de aardkorst verder in de mantel worden begraven, als gevolg van tektonische verschuivingen, een proces dat subductie wordt genoemd. Ze kunnen een diepte bereiken in het binnenste van de aarde van tussen de 410 en 660 kilometer - de zogenaamde overgangszone tussen de bovenste en de onderste mantel van de aarde. Eerder, echter, niemand was erin geslaagd de magnetische eigenschappen van de ijzeroxiden te meten onder de extreme omstandigheden van druk en temperatuur die in dit gebied worden aangetroffen.

Nu combineerden de wetenschappers twee methoden. Met behulp van een zogenaamde diamanten aambeeldcel, ze persten micrometrische monsters van ijzeroxide hematiet tussen twee diamanten, en verwarmden ze met lasers om drukken tot 90 gigapascal en temperaturen van meer dan 1 te bereiken. 000 °C (1, 300K). De onderzoekers combineerden deze methode met zogenaamde Mössbauer-spectroscopie om met behulp van synchrotronstraling de magnetische toestand van de monsters te onderzoeken. Dit deel van de studie werd uitgevoerd in de ESRF-synchrotronfaciliteit in Grenoble, Frankrijk, en dit maakte het mogelijk om de veranderingen van de magnetische orde in ijzeroxide waar te nemen.

Het verrassende resultaat was dat het hematiet magnetisch bleef tot een temperatuur van ongeveer 925 °C (1, 200 K) - de temperatuur die heerst in de verzonken platen onder het westelijke deel van de Stille Oceaan op de diepte van de overgangszone van de aarde. "Als resultaat, we kunnen aantonen dat de aardmantel lang niet zo magnetisch 'dood' is als tot nu toe werd aangenomen, " zegt prof. Carmen Sanchez-Valle van het Instituut voor Mineralogie aan de Universiteit van Münster. "Deze bevindingen kunnen andere conclusies rechtvaardigen met betrekking tot het gehele magnetische veld van de aarde, " zij voegt toe.

Relevantie voor onderzoek naar het aardmagnetisch veld en de beweging van de polen

Door satellieten te gebruiken en rotsen te bestuderen, onderzoekers observeren het magnetisch veld van de aarde, evenals de lokale en regionale veranderingen in magnetische sterkte. Achtergrond:De geomagnetische polen van de aarde - niet te verwarren met de geografische polen - zijn constant in beweging. Als gevolg van deze beweging zijn ze eigenlijk elke 200 van positie met elkaar gewisseld, 000 tot 300, 000 jaar in de recente geschiedenis van de aarde. De laatste pole-flip gebeurde 780, 000 jaar geleden, en de laatste decennia rapporteren wetenschappers een versnelling in de beweging van de magnetische polen van de aarde. Het omdraaien van magnetische polen zou een diepgaand effect hebben op de moderne menselijke beschaving. Factoren die bewegingen en het omdraaien van de magnetische polen regelen, evenals de richtingen die ze volgen tijdens het kantelen, zijn nog niet begrepen.

Een van de routes van de polen die tijdens de salto's zijn waargenomen, loopt over de westelijke Stille Oceaan, zeer merkbaar overeenkomt met de voorgestelde elektromagnetische bronnen in de aardmantel. De onderzoekers houden daarom rekening met de mogelijkheid dat de magnetische velden die in de Stille Oceaan zijn waargenomen met behulp van gesteenterecords, niet de migratieroute van de polen vertegenwoordigen die op het aardoppervlak zijn gemeten, maar zijn afkomstig van de tot nu toe onbekende elektromagnetische bron van hematietbevattende gesteenten in de aardmantel onder de westelijke Stille Oceaan.

"Wat we nu weten - dat er daar beneden in de aardmantel magnetisch geordende materialen zijn - moet in aanmerking worden genomen bij elke toekomstige analyse van het aardmagnetisch veld en de beweging van de polen, " zegt co-auteur prof. Leonid Dubrovinsky van het Beierse onderzoeksinstituut voor experimentele geochemie en geofysica aan de Bayreuth University.