• Stichting Geologische Aktiviteiten
  • Stichting Geologische Aktiviteiten
  • Stichting Geologische Aktiviteiten
  • Stichting Geologische Aktiviteiten
Previous Next

Deze website maakt gebruik van cookies.

Ik ga akkoord
Een Mars studie
De vorige keer heb ik beloofd om het resultaat van mijn thesis onderzoek te delen. Het resultaat van mijn onderzoek vertel ik zo dadelijk. Eerst wil ik graag vertellen wat ik van mijn onderzoek vond!

Ik heb enorm genoten van het onderzoek zelf. Uiteindelijk heb ik zes experimenten uitgevoerd. Voor elk experiment moest ik zelf alles maken zoals beschreven staat in mijn vorige college. Dit kost een hoop tijd, maar het geeft wel voldoening omdat mijn experiment dus bijna volledig eigenhandig in elkaar is gezet.

Tijdens het uitvoeren van de experimenten heb ik wel een beetje pech gehad. Elk experiment maken en in elkaar zetten kost een hoop tijd, maar het experiment uitvoeren ook. Er zijn een aantal dingen waar je telkens op moet wachten.

Als voorbeeld mijn kortste experiment: Mijn kortste experiment duurde maar twee uur. Deze twee uur gaan pas in nadat het experiment op temperatuur gekomen is. De tijd die de machine nodig heeft om van kamer temperatuur naar de gewenste eind temperatuur te gaan, is minsten 15 minuten. Soms zit het tegen en duurt het 20 minuten of zelfs langer. Voordat de temperatuur van het experiment verhoogt kan worden, moet de machine gereed gemaakt worden. Dit koste mij vaak een uurtje tijd, met mazzel 40 minuten. Nadat een experiment klaar is, moet de druk voorzichtig worden afgebouwd. In mijn experimenten ben ik telkens naar een druk van 2 GPa gegaan, de échte druk is 23 GPa op de kernmantel grens (zie figuur 1). Een druk van 2 GPa is vergelijkbaar met 20000 bar of 19738.5 atmosfeer. De luchtdruk om ons heen is 1 atmosfeer, wat overeenkomt met 1,013 bar. Om de machine niet te breken moet er dus rustig worden afgebouwd. Als de druk weer normaal is kan het experiment uit de machine gehaald worden. Samen met het schoonmaken van de machine ben je hier minstens een half uur mee bezig. Kortom het kost een hoop tijd.

51F18ABF C692 41D3 AE06 88A80AAB26D2
Fig.1. De aarde, mars en de maan worden schematisch naast elkaar weer gegeven. Bij de kern- mantel grens van Mars heerst een druk van 23 GPa. Die van de aarde ligt rond de 123 GPa. Bron: NASA.

Ik heb ook nog de pech gehad dat achter elkaar twee van mijn experimenten mislukten. Omdat ik de machine met zeven andere studenten moest delen, kon ik telkens pas een week later mijn eerst volgende experiment uitvoeren. Het nadeel van het mislukken van experiment is dat je ook niet altijd direct een nieuw experiment kan doen. Je heb niet altijd een kant en klaar preparaat ‘op vooraad’ om meteen een nieuw experiment mee uit te voeren.

Gelukkig heb ik zes experimenten wél kunnen uitvoeren. Drie experimenten zijn uitgevoerd op 1400 graden Celsius. De andere drie experimenten zijn uitgevoerd op 1500 graden Celsius. Beide temperatuurseries hadden een kort experiment van 2 uur, een middel experiment van 4 uur, en een lang experiment van meer dan 14 uur. Het verschil in temperatuur is meegenomen in de experimenten om te kijken wat dit voor verschil in resultaten geeft.

Het hele idee van mijn experimenten was om te onderzoeken hoe de kern en de mantel van Mars chemisch met elkaar reageren. Van tevoren wist ik vrij nauwkeurig de samenstelling van het monster (de kern van Mars en de mantel van Mars). Na het experiment kon ik met de JEOL Electron Probe Microanalyzer (EPMA) in Utrecht meten welke elementen zich op een plek bevonden. De EMPA schiet een bundel van elektronen waardoor er vrij precies de hoeveelheid elementen, als ijzer (Fe), zwavel (S) of bijvoorbeeld silicium (Si), gemeten wordt. Gezien het kleine volume van de monsters is het fijn dat het apparaat een bundel kan afgeven met een straal van 1µm. Ter vergelijking: 1µm = 0.001 mm. Het onderzoek heeft veel gegevens opgeleverd. Zóveel dat ik ze helaas niet allemaal kan bespreken.

De meest kenmerkende resultaten.
Als eerste experiment vijf, zie figuur 2. Dit experiment duurde 4 uur en werd uitgevoerd op 1500 graden Celsius. Zoals te zien is in de figuur is er een trend in de meetwaarden aanwezig.
DBFF591B F217 43D4 B01D 260AFE112567
Fig. 2. Grafiek van door mij verzamelde gegevens van enkele metingen in experiment vijf. Meerdere trendlijnen zijn gemaakt van de metingen die plaatsvonden. Op elk meetpunt, x-as, zijn dus in ieder geval de elementen SiO2 (silicium oxide), MgO (magnesium oxide) en FeO (ijzeroxide) gemeten. Dit zijn niet de enige elementen die gemeten zijn, maar wel degene die de trend het beste laten zien.


Dicht bij de kern is er een hoog FeO gehalte. Verder van de kern af zakt deze waarde. Deze trend komt doordat de kern extra Fe kan aanleveren. Dit resultaat is ook terug te vinden in al mijn andere experimenten.
Als tweede resultaat is het verschil te zien tussen een kort en lang experiment. Experiment 1 (figuur 3) duurde 16 uur en experiment 3 (figuur 4) duurde maar 2 uur.
B222295B 9824 40BD ABF3 380E017D1EDE
Fig. 3. Grafiek van door mij verzamelde gegevens van enkele metingen in experiment 1. Meerdere trendlijnen zijn gemaakt van de metingen die plaatsvonden. Op elk meetpunt, x-as, zijn dus in ieder geval de elementen SiO2 (silicium oxide), MgO (magnesium oxide) en FeO (ijzeroxide) gemeten. Dit zijn niet de enige elementen die gemeten zijn, maar wel degene die de trend het beste laten zien

89F23DE3 C621 471A 8707 56A7904DBA3A
Fig. 4. Grafiek van door mij verzamelde gegevens van enkele metingen in experiment drie. Meerdere trendlijnen zijn gemaakt van de metingen die plaatsvonden. Op elk meetpunt, x-as, zijn dus in ieder geval de elementen SiO2 (silicium oxide), MgO (magnesium oxide) en FeO (ijzeroxide) gemeten. Dit zijn niet de enige elementen die gemeten zijn, maar wel degene die de trend het beste laten zien.

Zelfs een ongetraind oog kan zien dat de lijnen in beide figuren verschillen van helling. De lijnen gaan over dezelfde elementen, alleen in andere experimenten. Beide figuren beginnen vlakbij de kern en eindigen verder weg van de kern.

Bij vergelijking van beide grafieken is goed zichtbaar hoe experiment één meer in evenwicht gekomen is dan experiment drie. Dit evenwicht komt doordat het eerste experiment veel langer de tijd had dan het derde experiment. Hierdoor is het verschil tussen vlakbij de kern en verder weg van de kern veel kleiner geworden.

Ik had ook gehoopt op een duidelijk resultaat tussen de verschillende temperatuur experimenten. De verwachting was dat de waardes van ijzer veel hoger zouden liggen en dat andere elementen als nikkel en zwavel meer uit de kern meegenomen zouden worden. Helaas was er te weinig concrete data om een duidelijk verschil vast te stellen.
Het zou dan ook erg leuk zijn om hieraan in de toekomst meer te onderzoeken.
  • Geen reacties gevonden
Powered door Komento

Agenda

Voor een overzicht van de geplande geologische activiteiten (voorheen GEA Kalender), zie geologie.nu