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.
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.
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.
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.