1 februari 2016

Twee miljoen voor seismoloog Arwen Deuss

De (valse) muziek van de aarde

Arwen Deuss
Arwen Deuss, foto: Ed van Rijswijk

Om te begrijpen hoe de aarde in elkaar zit maakt seismoloog Arwen Deuss gebruik van grote aardbevingen om de samenstelling van de aarde in kaart te brengen. Voor haar unieke invalshoek om niet alleen de snelheid van de trillingen te meten, maar ook het energieverlies van zo’n golf mee te rekenen, krijgt ze een ERC-subsidie van twee miljoen euro.

Wanneer aan de andere kant van de wereld een aardbeving plaatsvindt, kunnen de Utrechtse seismologen dat meten met hun seismograaf. Een grote aardbeving in bijvoorbeeld Jakarta laat de hele aarde trillen als een reusachtige kerkklok, waardoor de aarde langzaam een heel klein beetje groter en kleiner wordt. Dr. Arwen Deuss gebruikt deze trillingen om, net als bij een hersenscan, plaatjes van de samenstelling van de aarde te maken.

Een deuk in de kerkklok

Maar omdat de aarde geen homogene massa is, vervormt de trilling en wordt het ‘vals’. Alsof er een deuk in de kerkklok zit. Juist door die afwijkingen kan Deuss het binnenste van de aarde visualiseren. “Een homogene aarde zou plaatjes van één kleur opleveren”, vertelt Deuss. “Maar omdat de samenstelling van de aarde overal anders is, ontstaat er kleur in de plaatjes.”

Vertragen en versnellen

Aanvankelijk werd van een trilling die door de aarde beweegt alleen gemeten of hij onderweg versnelt of vertraagt. Wanneer een trilling zich door een warm medium verplaatst, zoals gesmolten lava of een waterpocket, vertraagt de golf. Bij een koud medium versnelt de trilling. Op die manier kan je een vrij grove schatting maken van de samenstelling van de aarde.

Demping

Maar er treedt ook demping van het signaal op, en dat kan veroorzaakt worden door een enorm scala aan factoren. Het analyseren hiervan is zo complex, dat er nog vrijwel niemand zich daar mee bezig hield. Deuss is de eerste ter wereld die de demping in dit soort signalen gaat meten. “Normaal meten we alleen snelheid”, vertelt ze. “Maar de snelheid van de golf kan verschillende oorzaken hebben. Bijvoorbeeld omdat het materiaal waar het doorheen gaat warm is, maar ook als er bijvoorbeeld ijzer in de grond zit. Snelheid alleen geeft ons dus niet genoeg informatie.”

Temperatuur vaststellen

“Als we demping aan de metingen toevoegen”, vervolgt ze, “kan die extra informatie het onderscheid tussen warmte en materiaalsoort maken. Als de trilling vertraagd is omdat het door een warm deel heengaat, treedt er sterke demping op. Maar als het vertraagd is omdat het zich door ijzer heeft verplaatst, is er geen demping van het signaal. Zo kunnen we de temperatuur vaststellen.”