Inge Lehmann

Inge Lehmann (188-1993) is een Deense seismologe en geofysicus, bekend om haar baanbrekende onderzoek naar de interne structuur van de aarde. Lehmann behoort tot op heden tot de belangrijkste seismologen aller tijden. Haar ontdekkingen hebben de manier waarop wij nu naar de volledige compositie van de aarde kijken getransformeerd.

Progressieve opleiding

Inge Lehmann wordt geboren in de wijk Østerbro in Kopenhagen op 13 mei 1888 als dochter van de Deense experimentele psycholoog Alfred Georg Ludvik Lehmann en Ida Sophie Tørsleff. Dochter Lehmann ontvangt haar schoolopleiding op een - voor die tijd - pedagogisch zeer progressieve middelbare school onder leiding van Hanna Adler (tante van Niels Bohr, een latere winnaar van de Nobelprijs Fysica). Meisjes en jongens krijgen onder leiding van Adler dezelfde opleiding. Inge Lehmann zal later herhaaldelijk aangeven dat haar vader en Hanna Adler de belangrijkste invloeden voor haar intellectuele ontwikkeling vormden.

Bron foto: The Royal Library, National Libary of Denmark and University of Copenhagen University Library / CC BY-SA

Lehmann's eerste progressieve schoolervaringen staan in schril contrast met de wiskundige en wetenschappelijke wereld waarin ze later terecht zal komen. De wereld der wetenschap moest duidelijk nog wennen aan het idee 'vrouwelijke wetenschapper'. Over die wetenschappelijke wereld zou Lehmann zelf het volgende gezegd hebben: 

"You should know how many incompetent men I had to compete with—in vain."

Ook haar ouders zijn in eerste instantie wat terughoudend wanneer Lehmann aangeeft zich in de wiskunde te willen specialiseren. Nadat ze haar toegangsexamen echter met hoogste onderscheiding doorstaat, wordt de twijfel ten huize Lehmann weggenomen en krijgt dochterlief groen licht voor verdere studies.

Van wiskunde en fysica naar seismologie

Van 1907 tot 1910 studeert Inge Lehmann wiskunde aan de Universiteit van Kopenhagen en daarna verder in het buitenland, aan Newnham College (het college voor en door vrouwen aan de Universiteit van Cambridge). Tijdens haar periode in Cambridge komt Lehmann in conflict met diverse opgelegde beperkingen inzake het gedrag, doen en laten en werken van jonge vrouwen. Lehmann krijgt het mentaal zwaar te verduren. Haar zwakke gezondheid dwingt haar voor bepaalde tijd haar studies te onderbreken. 

In december 1911 keert Lehmann terug naar haar vaderland. Eenmaal hersteld, werkt ze een aantal jaar bij een actuarieel bureau waar ze haar rekenvaardigheid verder ontwikkelt. Pas in 1918 zet ze haar studies voort, maar ditmaal opnieuw in eigen land aan de Universiteit van Kopenhagen. Twee jaar later heeft ze twee diploma's op zak. Lehmann behaalt tegen 1920 haar Masterdiploma in zowel wiskunde als natuurwetenschappen.

De tussentijdse ervaringen die Lehmann opdoet in het actuarieel bureau blijken niet tevergeefs. Van 1923 tot 1925 kan ze aan de Universiteit van Kopenhagen aan de slag als assistent van professor J.F. Steffensen, de professor Actuariële Wetenschappen. In 1925 maakt Lehmann de overstap naar seismologie, de wetenschappelijke discipline binnen de geofysica die zich bezighoudt met het bestuderen, beschrijven en meten van seismische golven bij aardbevingen.

Lehmann gaat aan de slag als assistente van de landmeetkundige Niels Erik Nørlund. Deze laatste is op dat moment bezig met het opzetten van seismologische meetstations in Denemarken en Groenland. Lehmann raakt bij het project betrokken en begint zich in de seismologie te verdiepen. In haar zoektocht naar kennis zoekt ze onder meer ook de belangrijke Deense seismoloog Beno Gutenberg op. Haar interesse is nu volledig gewekt. Ze wil per sé ook deze nieuwe wetenschappelijke tak bestuderen. In 1928 studeert Lehmann opnieuw af, deze keer aan de Universiteit van Colombia in New York als Master in de seismologie. 

Na haar afstuderen krijgt ze de leiding over de seismologische metingen van het Koninklijk Deens Geodetisch Instituut. Dat instituut staat op dat moment onder leiding van Lehmann's oude mentor Niels Erik Nørlund. 

Lehmann's belang voor de seismologie: de kern van de aarde

In 1929 is Lehmann een grote aardbeving in Nieuw-Zeeland aan het bestuderen. Het zijn deze metingen die haar aandacht vestigen op bepaalde variaties in seismische data. Ze onderwerpt de gevonden data aan een grondig onderzoek dat opmerkelijke resultaten zal opleveren. 

In 1936 bewijst Inge Lehmann aan de hand van haar metingen van zogenaamde S-golven dat de aardkern uit een vloeibare buitenkern en een vaste binnenkern bestaat. Dit is een baanbrekende veronderstelling. Voor Lehmann met deze vaststelling naar buiten trad, gingen seismologen er namelijk altijd vanuit dat de kern van de aarde uit één enkele gesmolten bol bestond (en dus niet uit een vast kern met vloeibare buitenkern). 

De seismologen voor Lehmann waren – uitgaande van die veronderstelling van één vloeibare kern - echter nooit in staat geweest om zorgvuldige metingen van aardbevingen te verklaren. Die metingen waren namelijk altijd in strijd met de idee dat de aarde uit een enkele gesmolten kern bestond. Er moest dus iets niet kloppen aan die heersende één-kern-theorie. Lehmann's onderzoek zorgt hier voor een doorbraak.

Lehmann analyseert de seismische golfmetingen en komt tot de conclusie dat de aarde wel een vaste binnenkern moest hebben met een gesmolten buitenkern om deze gemeten seismische golven te produceren. De vaste binnenkern zorgt namelijk voor de reflectie van deze golven. Lehmann is de eerste die deze zogenaamde ‘P-golven’ (correct) weet te interpreteren. Andere geologen gaan daarna aan de slag om Lehmann’s theorie te testen. 

Twee á drie jaar na de eerste bekendmaking van haar theorie hebben zowat alle gerenommeerde seismologen Lehmann's verklaring aanvaard. In 1971 worden haar bevindingen tot slot bevestigd door computerberekeningen van veel gevoeligere seismografen dan er bestonden in de tijd van Lehmann's eerste bevindingen (1936).

Bron afbeelding: Vox.com

De Lehmanndiscontinuïteit

In 1953 neemt Inge Lehmann, op 65-jarige leeftijd (en vijf jaar voor de toenmalige pensioenleeftijd van 70 jaar), ontslag bij het Koninklijk Deens Geodetisch Instituut. Er wordt gespeculeerd dat een mogelijke drijfveer hiervoor is dat ze ondanks heel wat internationale erkenning toch amper op waardering in haar thuisland kan rekenen. Die erkenning zou pas veel later komen.

Lehmann verhuist na haar beslissing naar de VS waar ze gaat samenwerken met de Amerikaanse geofysicus en oceanograaf Maurice Ewing, de Amerikaanse geofysicus Frank Press en met haar jarenlange mentor Beno Gutenberg. Ze voeren samen onder meer onderzoek uit naar de aardkorst en de bovenste mantel van de aarde. Tijdens dit latere werk ontdekt Lehmann nog een tweede discontinuïteit, deze keer op 190 tot 250 km diepte in de aardmantel. Deze discontinuïteit zal naar haar vernoemd worden en krijgt de naam de 'Lehmanndiscontinuïteit'.

Inge Lehmann's bevindingen leiden later ook tot nieuwe manieren van nadenken over de volledige compositie van de aarde.

Erkenning

Ondanks de initiële beperkte erkenning in eigen land, kan Lehmann op internationaal vlak op heel wat wetenschappelijke waardering rekenen. Later volgt stapsgewijs ook erkenning in Denemarken (ironisch genoeg nadat ze het land verlaat). 

Voor haar werk ontvangt Lehmann verschillende onderscheidingen, waaronder:

• de Harry Oscar Wood Award voor seismologische ontdekkingen (1960)
• de Emil-Wiechert-Medaille, de grootste onderscheiding van het Deense Geofysische Gezelschap (1964)
• de gouden medaille van de Deens Academie van Wetenschappen (1965)
• de Tagea Brandt Award (1938 en 1967) die jaarlijks op 17 maart wordt uitgereikt aan een Deense vrouw die een significante bijdrage leverde aan de wetenschap, literatuur of kunst
• de William Bowie medaille, de grootste onderscheiding van de American Geophysical Union (1971 – als eerste vrouw)
• de medaille van de Seismological Society of North America (1977)

Daarnaast ontvangt Inge Lehmann ook eredoctoraten van Columbia University (1964) en de Universiteit van Kopenhagen (1968).

Belangrijke pionier

Lehmann’s belang voor de seismologie is niet te onderschatten. En dat wordt erkend. Zo worden ook de volgende ‘seismologische objecten’ naar haar vernoemd:

• De Inge Lehmann Medal van de American Geophysical Union - in het leven geroepen in 1997 om "uitstekende bijdragen aan het begrip van de structuur, de samenstelling en dynamiek van de mantel en de kern van de aarde" te eren
• de Lehmanndiscontinuïteit in de aardmantel
• de planetoïde (of asteroïde) 5632 Inge Lehmann - wordt in 2015 in haar eer genoemd naar aanleiding van de 100ste verjaardag van het vrouwenkiesrecht in Denemarken

Er wordt daarnaast ook een nieuwe insectensoort naar Inge Lehmann vernoemd, in erkenning van haar grote strijd tegen de door mannen gedomineerde onderzoekswereld die bestond in Denemarken midden 20ste eeuw. Het gaat om de Globicornis (Hadrotoma) ingelehmannae sp. n., Jiří Hava & Anders Leth Damgaard, 2015. In datzelfde jaar wordt Inge Lehmann op haar 127ste verjaardag ook herdacht door middel van een Google Doodle.

Op internationale vrouwendag 2016 wordt in Denemarken bekend gemaakt dat in 2017 een nieuw gedenkteken aan Inge Lehmann gewijd zal worden. Dit gedenkteken is geïnstalleerd op Frue Plads, vlak naast de Universiteit van Kopenhagen. Het monument is het eerste monument ter ere van een vrouw op de Frue Plads en wordt ontworpen door Elisabeth Toubro, een Deense kunstenares die belangrijke bijdragen levert aan de vernieuwing van de beeldhouwkunst in Denemarken. Het gedenkteken is een interactief gegeven met downloadbare apps met informatie over Lehmann's leven.

Aanraders uit de RoSa-bibliotheek:

• Headstrong: 52 Women Who Changed Science-and the World / R. Swaby, 2015 - RoSa ex.nr.: EII m/138
• Out of the shadows: contributions of twentieth-century women to physics / N. Byers & G. Williams, 2006 - RoSa ex.nr.: EII m/91
• Women of science: righting the record / G. Kass-Simon & P. Farnes, 1993 - RoSa ex.nr.: EII m/45

Meer lezen over dit onderwerp

• Journey to the Centre of the Earth: The Remarkable Voyage of Scientific Discovery into the Heart of Our World / D. Whitehouse, 2015
• Thinking about the Earth: A History of Ideas in Geology / D. Oldroyd, 1996