19 januari 2016

Aardwetenschappenstudent Annemarieke Béguin wint AGU-prijs

Meten aan de allerkleinste magneetjes

Om nauwkeurige voorspellingen te kunnen doen aan de hand van het aardmagnetisme is het belangrijk om de magnetisatie van individuele korrels te meten, maar tot voor kort was daar geen goede methode voor. Op het AGU-congres presenteerde studente Annemarieke Béguin van de Universiteit Utrecht een methode die dat wél kan. Ze won hiervoor de prestigieuze outstanding student paper award.

Studente Annemarieke Béguin meet met de Scanning SQUID Microscope het zwakke magnetische veld van een sample.

Individuele korrels

De aarde heeft net als elke magneet een magneetveld, met twee polen. Het aardmagneetveld  wordt diep in het binnenste van de aarde opgewekt en in gesteenten vastgelegd als ze gevormd worden. Dit gebeurt in biljoenen minuscule magnetische korrels van enkele micrometers (enkele duizendsten van een millimeter) groot. Om te begrijpen hoe het aardmagneetveld zich in het verleden heeft gedragen–en beter te kunnen voorspellen hoe het zich in de toekomst zal ontwikkelen–meten wetenschappers de richting en sterkte van die korrels. Dit gaat nu nog per boorkern, waarin miljoenen korrels tegelijk worden gemeten. Maar omdat veel korrels verschillende magnetische eigenschappen hebben, wijkt de optelsom van die eigenschappen teveel af van de individuele, en is een groot deel van de boorkernen onbruikbaar.

Masterstudente Annemarieke Béguin ontwikkelt daarom samen met onder andere haar begeleider dr. Lennart de Groot (werkzaam bij het paleomagnetisch lab in Fort Hoofddijk) een methode om de magnetische eigenschappen van individuele korrels te kunnen meten, zonder de monsters te vernietigen.

Stenen in de CT-scanner

De magnetisatie van individuele korrels in een steen meten was al een tijdje mogelijk, maar alleen destructief. Door elke keer een stukje van de steen af te schaven kon een driedimensionale reconstructie worden gemaakt van de korrels in de steen, maar het meten van veranderingen in de magnetisatie is op deze manier niet mogelijk. Béguin en De Groot bedachten dat het makkelijker was om op microschaal eerst een CT-scan te maken van de structuur van de steen, en daarna op dezelfde kleine schaal de magnetisatie aan het oppervlak van de steen te meten. Door die twee datasets te combineren konden ze de richting en sterkte van het magnetisch veld van iedere afzonderlijke korrel reconstrueren én veranderingen in de magnetisatie in beeld brengen door een monster een aantal keer opnieuw analyseren.

Samenwerking

Om de magnetisatie en structuur van de steen op die minuscule schaal te meten is geavanceerde apparatuur nodig. Dat was ook een van de redenen dat nog niemand deze methode had uitgevoerd. Béguin en De Groot legden contact met de Universiteit Twente, waar ze gebruik konden maken van een apparaat dat op nanoschaal het magnetisch veld van het oppervlakte van de steen meet. De TU Delft is in het bezit van een micro-CT-scanner, die een driedimensionale weergave van de korrels kan maken. Ook daarvan mochten ze gebruik maken.

Deze apparatuur, gecombineerd met de specifieke Utrechtse kennis over paleomagnetisme van Béguin en De Groot, creëerde de unieke mogelijkheid om de nieuwe methode in werkelijkheid te brengen.

Presentatieprijs

Béguin presenteerde de nieuwe methode tijdens het American Geophysical Union (AGU) Congres, het grootste aardwetenschappelijke congres ter wereld. Ze won daarmee de prestigieuze outstanding student paper award, een prijs die veelal door promovendi wordt gewonnen. Dat een masterstudente deze prijs wint is dan ook uniek.

De resultaten van de scans. In wit de korrels gemeten door CT-scan, en in kleur het magnetisch veld (plus en min).

Faculteit Geowetenschappen: een duurzame Aarde voor toekomstige generaties