Samenvatting Understanding Earth
H1: The Earth System
Geologie is de wetenschap van het ontstaan en de werking van de aarde. De aarde is te
verdelen in twee categorieën: endogeen en exogeen. Endogeen betekent de binnenkant
van de aarde en exogeen de buitenkant van de aarde. De aarde is zo’n 4,6 miljard jaar
geleden samen met ons zonnestelsel gevormd. Meer dan 3 miljard jaar geleden zijn er
levende cellen gevormd op het aardoppervlak, sindsdien is het geëvolueerd tot het heden
met onder andere als resultaat de komst van de mens, een paar miljoen jaar geleden.
Door geologie weten we waarom en hoe de aarde er vandaag uitziet zoals hij er uitziet.
Wetenschappers kijken hierbij vooral naar het verleden en wat voor gebeurtenissen er
allemaal zijn geweest. Zo zei Charles Lyell ooit: ‘’The present is the key to the past.’
(Uniformitarianisme)’ Zo is er ruim tweeduizend jaar geleden door de Grieken al ontdekt
dat de aarde rond was en niet plat. Dit heeft ervoor gezorgd dat we nu weten dat de aarde
rond is en dit is dus weer een voorbeeld van het verleden die ons nu kennis brengt. De
Grieken hebben destijds zelfs kunnen berekenen dat de aarde een straal van 6370
kilometer heeft.
De aarde is opgebouwd uit verschillende lagen, de kern, de vloeibare buitenkern, de harde
mantel en de aardkorst. De aardkorst is niet overal even dik, er zit dan ook een verschil
van bijna 20 kilometer tussen het hoogste en het laagste punt in het aardoppervlak. De
aardmantel bestaat vooral uit steenachtige materialen, terwijl de kern vergelijkbaar is met
ijzer-nikkel achtige materialen. Verder bevat de mantel ook veel magnesium. De aardkorst
bevat daarentegen vooral veel aluminium en kalium. De aardkorst is onder de oceanen
ongeveer 7 kilometer dik, terwijl de korst onder de continenten ongeveer 40 kilometer dik
is. De continentale korst bevat meer zuurstof en silicium en daardoor heeft de
continentale korst een veel lagere dichtheid dan een oceanische korst. Doordat de
continentale korst veel dikker is drijven de continenten als een soort ijsblokken op de
magma van de mantel (figuur 1.10).
De aardkern is een stevige metalen bol die omgeven wordt door de vloeibare buitenkern.
Binnen in de kern is het ongeveer 5000℃. De aardkern is toch stevig, doordat er hoge druk
op de metalen bol staat, daardoor kan de bol niet smelten en blijft het stevig. De
samenstelling van materialen van de verschillende lagen verschilt heel erg, zo zit er
bijvoorbeeld in de kern heel veel ijzer, maar in de aardkorst bijna niet (figuur 1.11).
De aarde staat nooit stil, ze beweegt constant, er is altijd geologische activiteit, onder
meer door vulkaanuitbarstingen en aardbevingen. De aarde wordt aangedreven door twee
energiebronnen, de aardkern en de zon (figuur 1.12). Er zijn dan ook ook drie drijvende
krachten van de aarde: de oerwarmte (accretie-energie, adiabatische compressie en de
vorming van de aardkern), kristallisatiewarmte en de natuurlijke radioactiviteit. De
, aardkern straalt warmte uit, waardoor gesteente smelt en gaat stromen. De warmte van de
zon zorgt voor het klimaat en het weer op aarde. Alle onderdelen van onze planeet en alle
interacties vormen samen systeem aarde (figuur 1.13). Een systeem is een deel van het
heelal dat op zichzelf kan worden bestudeerd, waarbij veranderingen beschouwd en
gemeten kunnen worden. Bij een geïsoleerd systeem zijn de buitengrenzen van het
systeem ondoordringbaar, de materie kan niet worden veranderd. Bij een gesloten
systeem kan er energie in en uit het systeem gaan, maar de materialen zitten vast. Bij een
open systeem kunnen er zowel energie als materialen het systeem in en uit. De mantel is
een open systeem.
Vroeger waren botsingen van meteorieten op aarde heel belangrijk, zo is daarmee
bijvoorbeeld de maan ontstaan. Gespecialiseerde subsystemen die specifieke activiteiten
types veroorzaken, zoals klimaatverandering of bergvorming, worden geosystemen
genoemd.
Het klimaat is het weer over een langere periode, gevormd door weercycli. Het
klimaatsysteem gaat niet alleen over het gedrag van de atmosfeer (lucht), maar ook over
de interacties tussen de atmosfeer en de hydrosfeer (water), cryosfeer (ijskappen,
gletsjers en sneeuwvelden), biosfeer (leven) en lithosfeer (grond). Als de zon de aarde
verwarmt, slaat de aarde een deel van die warmte op, dit is het broeikaseffect. Het
broeikaseffect maakt leven op aarde mogelijk.
De plaattektoniek op aarde werkt eigenlijk hetzelfde als een pan met kokend water. De
magma in de kern van de aarde wordt heet en stijgt richting de aardkorst, daar beweegt
het naar de zijkant door de druk van onderen. Ondertussen koelt het af en uiteindelijk
daalt de magma op een andere plek weer richting de kern (figuur 1.15). Dit zijn de
convectiestromen. Door deze convectiestromen bewegen de aardplaten langzaam.
Het derde geosysteem bevat interacties die een magnetisch veld diep in de aarde in de
vloeibare buitenkern produceren. Dit magnetische veld reikt tot ver in het heelal, dit zorgt
ervoor dat kompasnaalden altijd naar het noorden wijzen. Als er stenen vormen, worden
ze een klein beetje magnetisch door dit magnetische veld en daardoor kunnen
wetenschappers bestuderen hoe de wereld zich in het verleden heeft gedragen. Het
magnetische veld ligt niet helemaal verticaal, maar 11° schuin (figuur 1.16).
De aarde is ongeveer 4,56 miljard jaar geleden gevormd toen een enorme stofwolk rond
de zon condenseerde en het zonlicht de aarde dus kon bereiken (figuur 1.18). Binnen 100
miljoen jaar was de maan gevormd en was de aardkern gescheiden geraakt van de mantel.
Wat er gebeurd is in de miljoenen jaren erna is niet zeker, omdat er bijna geen stenen uit
die tijd stammen, dit komt omdat er heel veel meteorieten op aarde terechtkwamen. De
oudste stenen op aarde zijn ouder dan 4 miljard jaar, door die stenen is de erosie van
water ook goed te zien. Het leven op aarde is ook vroeg begonnen, zoals we weten door
fossielen, er zijn fossielen gevonden van bacteriën van 3,5 miljard jaar oud. Tussen 1 en 2
miljard jaar geleden zijn de complexere levensvormen zoals algen en zeewier gevormd. De
eerste dieren ontstonden ongeveer 600 miljoen jaar geleden. Er zijn vijf massa extincties
geweest in de geschiedenis van de aarde, deze zijn aangegeven in figuur 1.18. De laatste is
