Het geofysische dogma ‘Hoe dieper je komt, hoe heter het wordt’ ligt onder vuur, dankzij onderzoek van geologen van de universiteit van Californië.

De combinatie van een zeer lage temperatuur en een hoge druk vormt een verboden, ofwel onmogelijke combinatie in de Aarde. Deze natuurwet gaat mogelijk niet meer helemaal op. Hoogleraar Juhn G. Liou en Ru-Yuan Zhang van de Universiteit van Californië in Santa Barbara hebben bewijzen gevonden die deze wet ondergraven. In het wetenschapsblad Science beschrijven Liou en Zhang met de geoloog Bradley R. Hacker hun onderzoek aan granaatstenen.

Vijf kilometer onder het aardoppervlak heerst nog een behaaglijk temperatuurtje van 30°C. Ga je dieper, dan beland je in helse temperaturen en drukken die normale koolstof omzetten in kostbare diamanten. Per kilometer stijgt, zo luidt de regel, de temperatuur met ongeveer 2,5°C, terwijl de druk toeneemt met vijfhonderd maal de luchtdruk die aan het aardoppervlak heerst.
Microscopische granaatstenen vertellen een ander verhaal. Deze halfedelstenen ontstonden miljoenen jaren geleden onder extreme omstandigheden.

Europees-Japanse satelliet gaat wolken onderzoeken om klimaatmodellen te verbeteren
LEES OOK

Europees-Japanse satelliet gaat wolken onderzoeken om klimaatmodellen te verbeteren

Ondanks hun ogenschijnlijke alledaagsheid is er nog veel onbekend over wolken en hun invloed op ons klimaat. De Europees-Japanse Earthcaresatelliet mo ...

Een chemische analyse wijst uit dat de steenfragmenten tweehonderd kilometer onder het aardoppervlak ontstonden, waar de druk meer dan vijf miljard newton per vierkante meter is en de temperatuur doorgaans 1200°C. Volgens Liou and Zhang kristalliseerden de granaatfragmenten bij slechts ongeveer 900°C. Hoe kan zo’n ‘lage’ temperatuur voorkomen bij zo’n hoge druk?

Platentektoniek levert volgens de onderzoekers de verklaring. De granaatsteenfragmenten maakten ooit deel uit van de Yangtze-continentale plaat, die 250 miljoen jaar geleden botste met de enorme Sino-Koreaanse plaat. Bij die botsing dook de Yangtze-plaat onder de aardkorst. Het koele oppervlaktegesteente verplaatste zich naar de enorme diepte waar de granaatstenen ontstonden.

Tot nog toe dachten geologen dat continentale platen hooguit vijftig kilometer onder het aardoppervlak kunnen verdwijnen, zonder aantasting door de helse omstandigheden van de mantel. De nu gevonden diepte van 200 kilometer vormt een nieuw record.

Sneller

Hoe de granaatstenen weer aan het aardoppervlak belandden zonder dat ze onderweg opwarmden is een raadsel. Hacker: “Koude subductiezones gaan sneller naar de diepte en keren weer sneller terug dan we dachten”.

De granaatsteenfragmenten hebben over hun reis naar het aardoppervlak ongeveer vijf miljoen jaar gedaan.