Hoe blijft het vuur binnen in de aarde branden zonder

DE STANDAARD
MAANDAG 3 JUNI 2013
D9
WETENSCHAPSWINKEL
Hoe blijft het vuur binnen in de aarde
branden zonder zuurstof?
Dirk Scheldeman, Essen
TOMAS VAN DIJK
Zijn vulkaanuitbarstingen oprispingen
van het hellevuur, zoals de dertiendeeeuwse theoloog Thomas van Aquino mogelijk dacht? Of is de planeet een koude
klomp aarde, zoals Aristoteles in zijn boek
Meteorologica schreef ? Eeuwenlang al
breken onderzoekers zich het hoofd over
wat zich in het binnenste van de aarde afspeelt.
Tijdens de renaissance waren het vooral
medici die zich over de vraag bogen. Wetenschapshistoricus Rienk Vermij van de
Universiteit Utrecht schreef daar in 1998
uitvoerig over in het wetenschappelijke
tijdschrift Early Science and Medicine.
Medici waren bekend met de therapeutische werking van warmwaterbronnen.
Dat warme water prikkelde volgens Vermij hun nieuwsgierigheid.
Het idee dat water wordt opgewarmd
door ondergronds vuur won aan terrein.
Tegelijk riep die notie allerlei vragen op.
Over het gemis aan zuurstof in de grond
hebben de geleerden het grappig genoeg
niet, wel over de vraag wat de brandstof
zou zijn en hoe het kan dat het vuur niet
uitdooft door het water dat erlangs
stroomt. Het feit dat het vuur afgesloten
is, vonden de geleerden ook problematisch. De rook kan dan geen kant op. Al
met al leek het de veertiende-eeuwse filosoof en wiskundige Giovanni de Dondi uit
Padua aannemelijker dat er geen vuur is,
maar wel een hittebron. Die hittebron zou
gevoed worden door de zon en de sterren.
Wellicht lijken alle bovengenoemde theorieën u absurd. Toch kwam De Dondi
De aarde mag dan wel
gloeiend heet zijn
vanbinnen, er is geen
brand
dicht in de buurt van de waarheid. De aarde mag dan wel gloeiend heet zijn vanbinnen, er is geen brand. Zuurstof doet er dan
ook niet toe. De oorsprong van de aardse
hitte is terug te voeren naar de energie van
op elkaar botsende hemellichamen tijdens het ontstaan van de aarde, 4,56 miljard jaar geleden.
‘Al die tegen elkaar botsende meteorieten
en kleine planeetjes waaruit de aarde is
ontstaan, hebben de nodige wrijving veroorzaakt’, vertelt geoloog Noël Vandenberghe van de KU Leuven. ‘Dat, en de hittevorming door de dichte opeenstapeling
van moleculen – het adiabatisch effect,
wat je ook ervaart als je je fietsband oppompt – verklaren voor een groot deel de
hitte in de aarde. Tot slot is er het radioactief verval van uranium en andere radioactieve elementen in de grond dat warmte
veroorzaakt, meer bepaald in de aardkorst.’
De schattingen over de temperatuur in het
centrum van de aarde, op ruim zesduizend kilometer diepte, variëren tussen de
4.700 en zowat 6.000 graden Celsius. Die
laatste schatting is heel recent. Franse onderzoekers noemden dat getal eerder dit
jaar in het blad Science.
De temperaturen zijn indirect bepaald op
basis van de smelttemperatuur van het
kernmateriaal, ijzer. Uit seismische metingen hebben onderzoekers afgeleid dat
de binnenkern vast is. Dat komt door de
immens hoge druk die daar heerst: ruim
3,5 miljoen atmosfeer. De buitenkern
daaromheen (de schil tussen de 2.900 en
5.100 kilometer diepte) is vloeibaar. De
druk op het overgangspunt valt aardig in
te schatten en kan op zijn beurt gebruikt
worden om de daar heersende temperatuur te berekenen. Dat is behoorlijk lastig,
omdat niet helemaal duidelijk is hoe het
ijzer zich gedraagt bij zulke hoge drukken.
Veel dichter bij huis is het ook al aardig
heet. ‘Vanaf ongeveer 150 kilometer diepte
is de aarde gesmolten’, zegt Vandenberghe. ‘Het is daar 1.100 graden Celsius.’ Dat
is ook de temperatuur van lava in vulkanen, bergen die volgens Vermij in de middeleeuwen vaak werden afgebeeld als
vuurspuwende monden van de hel.
Vragen voor de Wetenschapswinkel zijn
welkom op [email protected].
Vermeld voornaam, naam en woonplaats.