Afkoeling aardkern

[Dolex]

De kern van de aarde is warm en vloeibaar. Een overblijfsel van de geboorte van de planeet. Welke gevolgen zou het hebben als de binnenkant koud en vast wordt? Zou de rotatie veranderen? Zou het invloed hebben op het leven, op delfstoffen?

[Jan van de Velde]

Belangrijkste effect zou denk ik wel zijn dat we ons aardmagneetveld kwijt zouden raken, en daarmee de bescherming van onze magnetosfeer tegen de zonnewind. Dat stelt het aardoppervlak bloot aan ongezonde hoeveelheden straling, en zal beetje bij beetje onze atmosfeer doen verdwijnen. 
 
Alle beste schattingen duiden erop dat dit overigens niet gaat gebeuren. Er lijkt voldoende radioactief materiaal aanwezig in de aarde om de boel nog vele tientallen miljarden jaren heet en dus vloeibaar te houden. Voordat het zover kan komen heeft de zon, die over een paar miljard jaar een rode reus zal worden, de aarde waarschijnlijk al wel opgeslokt. 

[jkien]

Het radioactieve kacheltje in de aarde genereert nu ongeveer 20 terawatt aan warmte, maar op den duur wordt het vermogen minder. De kern van de aarde koelt daardoor af met 100°C per miljard jaar. Daardoor zou de kern afkoelen van 5400°C naar 4900°C in de komende vijf miljard jaar waarin de zon eindigt als rode reus. Koud wordt de kern dus niet.
 
wiki

[Bladerunner]

Niet alleen wordt de zon een rode reus in ongeveer 5 miljard jaar, maar zal deze over ongeveer 2 miljard jaar in helderheid en diameter zijn toegenomen. Weliswaar niet veel (1,2 resp. 1,1 maal) maar dit zal grote consequenties voor de Aarde hebben als leefbare planeet. Door de toenemende helderheid worden de effecten van de straling en zonnewind groter waardoor de leefbare zone rond de zon (de z.g.n. 'goldilocks' zone) naar buiten verschuift. Feitelijk zal de Aarde lang voordat de zon daadwerkelijke een rode reus is geworden zo goed als onleefbaar zijn geworden en maakt het dus niet uit hoe het dan met zijn kern is gesteld.

[klazon]

We kunnen dus zonder gewetenswroeging aardwarmte onttrekken om onze huizen te verwarmen.
En misschien kunnen  we er onze totale energiebehoefte mee dekken. Aardwarmte is dag en nacht aanwezig terwijl de zon elke nacht een poosje uit gaat en windenergie helemaal onvoorspelbaar is.

[Michel Uphoff]

En misschien kunnen  we er onze totale energiebehoefte mee dekken.

 
20 TW aardwarmte geeft per jaar ongeveer 1,75.10¹⁷ Wh energie.
Het totale energieverbruik van de mensheid wordt geschat op 1,58.10¹⁷ Wh per jaar (klik), vrijwel vergelijkbaar dus.
 
We zouden er dus alleen onze totale energiebehoefte mee kunnen dekken als we alle in de kern gegenereerde energie op zouden kunnen vangen. Dat vereist m.i. een het gehele aardoppervlak fijnmazig omspannend afstapsysteem. Dat lijkt mij volstrekt onhaalbaar.

[Benm]

Je zou de hele planeet moeten inpakken met een laagje thermokoppels, en dan nog vraag ik me af of het zoveel zou opleveren, het rendement van energie onttrekken over een klein warmteverschil is meestal niet zo groot. Deze aanpak werkt beter bijvoorbeeld ruimtesondes omdat daar de koude kant extreem koud kan zijn. 
 
Er zijn natuurlijk uitzonderingen genoeg, plaatsen waar het op beperkte diepte al behoorlijk heet is, en dat is prima te gebruiken voor verwarming van wonigen en dergelijke in koude gebieden als, pakweg, ijsland. 

[Dolex]

Dank voor jullie uitleg, mensen! Ik was even bang dat we weer een energiebron hadden gevonden die 'op' raakt. Maar miljarden jaren klinkt inderdaad hoopgevend. Of dacht men dat vroeger ook over olie?

[Benm]

Over olie is dat nooit gedacht, en over kolen of gas ook niet. Uiteraard zijn er wilde schattingen hoeveel er te winnen is met het huidige gebruik varierend voor decennia voor olie tot eeuwen of mogelijk millenia voor kolen. 
 
Iets waarvoor we op wat langere termijn schattingen kunnen maken zijn isotopen voor kernenergie, bijvoorbeeld de hoeveelheid winbaar thorium die wellicht in de huidige energiebehoefte kan voorzien in de orde van tienduizenden jaren. 
 
Ik denk dat je die dingen beetje op hun tijdsschaal moet beoordelen: breed gebruik van fossiele brandstof voor industrie doen we pas pakweg 150 jaar. Kernenergie op basis van uranium een jaar of 60, op basis van thorium nog nauwelijks, en kernfusie gaat ook wel een keer lukken (2030 a 2050 in de huidige planning).
 
De tijd dat een kerel met een schep kolen in een locomotief gooide is lang voorbij, hier en daar lopen nog treinen op diesel, maar in het westen de meeste inmiddels op electriciteit (die wel weer uit kolen kan komen, maar dat hoeft niet).  
 
 
Je kunt je afvragen 'ja maar wat over 10.000 jaar dan!?'... en ik zou slechts antwoorden dat het ongeveer 10.000 jaar geleden is dat mensen ontdekten dan het aanplanten van gewassen een eenvoudiger voedselbron was dan jagen en verzamelen. En de uitvinding van het wiel is pakweg 1/2 tot 1/3e van tijd sinds het ontwikkelen van landbouw geleden

[Stormbeest]

Het radioactieve kacheltje in de aarde genereert nu ongeveer 20 terawatt aan warmte, maar op den duur wordt het vermogen minder. De kern van de aarde koelt daardoor af met 100°C per miljard jaar. Daardoor zou de kern afkoelen van 5400°C naar 4900°C in de komende vijf miljard jaar waarin de zon eindigt als rode reus. Koud wordt de kern dus niet.
 
wiki

Zou met andere woorden de aardkern tegenwoordig veel koeler zijn indien er in de aarde geen radionucliden aanwezig waren?

[Michel Uphoff]

Ja. De aardkern zou zonder die interne kachel in een paar honderd miljoen jaar afkoelen.
Naast de nucleaire kachel hebben ook de getijdenkrachten tussen Aarde en Maan een (geringe) opwarmende werking.
 
Terzijde:
Aan het begin vorige eeuw was dit onderwerp van dispuut tussen William Thomson (beter bekend als Lord Kelvin) en Charles Darwin.
Kelvin berekende de afkoelingstermijn aan het eind van de 19e eeuw op 20 miljoen jaar. Dan kon gezien het nog steeds aanwezige vulkanisme de aarde dus niet ouder zijn.
Charles Darwin echter, schatte dat de erosie van een bepaalde kalkafzetting ten minste 300 miljoen jaar zou kosten, en daarbovenop kwam dan nog de tijd die het kostte om al dat kalk eerst af te laten zetten. Dat leverde schattingen van miljarden jaren op.
Toen begin 1900 de nucleaire kachel werd ontdekt, bleef Kelvin eerst koppig aan zijn visie vasthouden, en wat later gaf hij toe dat er fouten in zijn benadering zaten. Toch hij heeft nooit officieel erkend dat zijn berekeningen niet klopten.

[Benm]

Het is natuurlijk ook wel een beetje met de kennis van die tijd. 
 
Inmiddels weten we ongeveer hoe oud de aarde is, en hoe lang er al leefbare condities zijn. Gezien dat in de orde van resp 4.5 en 4 miljard jaar is, lijkt het ondenkbaar dat de situatie die al 90% van de tijd dat de aarde bestaat zou veranderen in 20 miljoen jaar tamelijk absurd. 
 
Overigens is 'leefbaar' wel een heel rekbaar begrip, iets als een ijstijd overleeft de meerderheid van de mensen waarschijnlijk niet (tenzij ze allemaal verkassen naar de evenaar), maar zelfs als geen mens het zou overleven maar andere organismen wel kun je spreken van continue leefbaarheid.