Alheimurinn

Dularfullt ástand afhjúpað í  kjarna jarðar

Innsti hluti hnattarins lítur talsvert öðruvísi út en við höfum ímyndað okkur. Þetta segja vísindamenn að lokinni nýrri rannsókn og þeir setja fram óvænta kenningu um það sem dylst mörg þúsund kílómetrum undir fótum okkar.

BIRT: 11/10/2022

Djúpt undir svölu yfirborði jarðar leynast dularfullar hreyfingar, skorpuflekar á skriði, glóheitir málmar og margvíslegur og misjafn þrýstingur.

 

Og í miðjunni, um 5.000 km undir yfirborðinu er innsti kjarninn. Líkt og staðföst kúla úr glóandi heitu járni og nikkeli, meira en 1.300 km í þvermál.

 

Það héldu vísindamenn alla vega.

 

En nú hafa niðurstöður nýrrar rannsóknar verið birtar í vísindatímaritinu Nature og samkvæmt þeim kann að vera að innsti kjarninn sé alls ekki jafn þéttur og við höfum gert okkur í hugarlund. Hann virðist fremur vera í sjaldgæfu millibilsástandi, hvorki fastur né fljótandi – svonefndu ofurjónuðu ástandi.

 

Kíktu inn í jörðina:
Jarðskorpan

Skorpan er ytri hluti svonefnds stinnhvolfs og sú harða skel sem umlykur hnöttinn, bæði þurrlendi og hafsbotn. Efnasamsetning hennar er frábrugðin möttlinum. Í henni er m.a. að finna kísil, úran og kalíum. Skorpan er þannig einskonar mósaík mismunandi bergtegunda.

 

Dýpt: 0-75 km

Hiti: 0-400 °C

Möttullinn

Efst í möttlinum er svonefnt linhvolf. Möttullinn er seigfljótandi og efnasamsetning nokkuð einsleit. Hann nær alveg inn að kjarnanum. Innst verður hitinn um 4.000 °C og hluti varmans leitar upp en uppi undir skorpunni er hitinn um 550 gráður.

 

Dýpt: 75-2.900 km

Hiti: 500-4.000 °C

Ytri kjarninn

Ytri kjarninn er fljótandi, gerður úr járni og frumefnum sem járn dregur að sér, svo sem nikkeli. Straumar í ytri kjarnanum stýra segulsviði jarðar. Að þessi hluti sé fljótandi hafa jarðfræðingar reiknað út frá jarðskjálftabylgjum og að hann sé úr járni byggist á útreikningum á massa jarðar.

 

Dýpt: 2.900-5.000 km

Hiti: 4.000-4.500 °C

Innri kjarninn

Menn hafa talið að innri kjarninn væri úr járni og nikkeli í föstu formi en nú sýnir ný rannsókn að í svo miklum hita og við þennan þrýsting gætu efnin verið í alveg sérstöku ástandi, hvorki föst né fljótandi, heldur einhvers staðar þar á milli.

 

Dýpt: 5.000-6.340 km

Hiti: 4.500-7.000 °C

Skorpan er ytri hluti svonefnds stinnhvolfs og sú harða skel sem umlykur hnöttinn, bæði þurrlendi og hafsbotn. Efnasamsetning hennar er frábrugðin möttlinum. Í henni er m.a. að finna kísil, úran og kalíum. Skorpan er þannig einskonar mósaík mismunandi bergtegunda.

Dýpt: 0-75 km

Hiti: 0-400 °C

Efst í möttlinum er svonefnt linhvolf. Möttullinn er seigfljótandi og efnasamsetning nokkuð einsleit. Hann nær alveg inn að kjarnanum. Innst verður hitinn um 4.000 °C og hluti varmans leitar upp en uppi undir skorpunni er hitinn um 550 gráður.

Dýpt: 75-2.900 km

Hiti: 500-4.000 °C

Ytri kjarninn er fljótandi, gerður úr járni og frumefnum sem járn dregur að sér, svo sem nikkeli. Straumar í ytri kjarnanum stýra segulsviði jarðar. Að þessi hluti sé fljótandi hafa jarðfræðingar reiknað út frá jarðskjálftabylgjum og að hann sé úr járni byggist á útreikningum á massa jarðar.

Dýpt: 2.900-5.000 km

Hiti: 4.000-4.500 °C

Menn hafa talið að innri kjarninn væri úr járni og nikkeli í föstu formi en nú sýnir ný rannsókn að í svo miklum hita og við þennan þrýsting gætu efnin verið í alveg sérstöku ástandi, hvorki föst né fljótandi, heldur einhvers staðar þar á milli.

Dýpt: 5.000-6.340 km

Hiti: 4.500-7.000 °C

Vísindamenn nota jarðskjálftabylgjur til að rannsaka hvað leynist í miðju jarðar, á mörg þúsund kílómetra dýpi.

 

Jarðskjálftabylgjur berast mishratt gegnum mismunandi efni. Þá þekkingu nýta menn sér til að reyna að finna efnasamsetningu í innri lögum hnattarins.

 

Fyrri rannsóknir hafa hvað eftir annað bent til að greina megin sérstaka gerð bylgna, hliðrunarbylgjur, kringum kjarnann. Það bendir til að hann sé mjög þéttur í sér.

 

En bylgjurnar fara jafnframt örlítið hægar en vísindamenn eiga von á þegar um er að ræða stóran, þéttan járnklump meira en þúsund km í þvermál. Það þýðir að kjarninn gæti mögulega verið mjúkur.

LESTU EINNIG

Öfgafullar aðstæður ráða ríkjum í iðrum jarðar

Í þessari nýju rannsókn líktu vísindamennirnir eftir aðstæðum kringum kjarnann til að leita annarrar skýringar en hinnar viðteknu um harðan-mjúkan kjarna.

 

Þeir notuðu tölvulíkön líka til að rannsaka hvernig hliðrunarbylgjur myndu fara gegnum mismunandi samsetningar frumeinda við þann ofboðslega hita og þrýsting sem ríkir 5.000 kílómetrum undir yfirborði jarðar.

 

Og nú kom í ljós að önnur skýring hentar betur en hin viðtekna:

 

Ástand þar sem járn, kolefni, vetni og súrefni sameinast í form sem ekki er fast, fljótandi né gaskennt – heldur svokallað ofurjónað ástand.

Ofurjónað vatn, eða svokallað „svartan ís“, myndast við mikinn þrýsting og hitastig. Venjulega þarf vatnið að vera undir þrýstingi sem nemur að minnsta kosti 50 gígapasköl. En í október 2021 tókst bandarískum vísindamönnum að skapa þetta sérstaka vatn í mjög stuttan tíma með þrýstingi upp á „aðeins“ 20 gígapasköl. Hér má sjá uppsetningu vísindamanna á rannsóknarstofunni þar sem vatnssameindirnar verða fyrir gífurlegum þrýstingi með því að nota m.a. demanta og öfluga leysigeisla.

Vísindamenn sundra vatnssameindum með risaleysi

Ofurjónað ástand kom fyrir alvöru til umræðu þegar hópi vísindamanna tókst í október 2021 að skapa þann dularfulla, ofurjónaða ís, sem kynni að leynast innst í plánetum á borð við Úranus og Neptúnus og reyndar líka nefndur „svartur ís“.

 

Vísindamennirnir notuðu eina öflugustu leysibyssu heims til að skjóta höggbylgju, heitari en yfirborðshita sólarinnar í gegnum einn vatnsdropa til að líkja eftir þeim öfgakenndu aðstæðum sem ríkja inni í plánetunum.

 

Á rannsóknastofu mátti þannig eitt augnablik greina að svo hár hiti og ofboðslegur þrýstingur sundraði vatnssameindum og skildi eftir súrefnisjónir í föstu formi en fljótandi vetnisjónir – blandað ástand.

 

Á sama hátt segja vísindamennirnir að í ofurjónuðu ástandi myndi járnið fasta grind sem haldi efninu föstu en léttari frumefni, svo sem kolefni, súrefni og vetni færist til í grindarforminu í nánast fljótandi formi.

Inni í plánetum eins og Úranusi og Neptúnusi getur vatn verið í svörtu og mjög heitu ástandi sem er rafleiðandi og ofurjónandi.

Pláneta okkar með stærstu leyndardómanna

Innstu leyndardómar jarðarinnar eru þó og verða leyndardómar.

 

Þótt jarðskjálftabylgjur geti gefið til kynna hvað leynist þarna allra innst í hnettinum, er ógerlegt að vita það með fullri vissu fyrr en við höfum tækni til að bora alla leið.

 

Þess vegna verða þessar nýju niðurstöður að líkindum ekki síðustu tilgáturnar um ástandið í kjarnanum.

 

Nú síðast árið 2019 setti alþjóðahópur vísindamanna fram að hinar hægfara hliðrunarbylgjur hlytu að stafa af glóandi heitum „járnsnjó“ sem félli úr ytri og fljótandi hluta kjarnans inn að fasta hlutanum.

LESTU EINNIG

HÖFUNDUR: NANNA VIUM

Shutterstock, Nasa/Shutterstock/Oliver Larsen,© Vitali Prakapenka,

Maðurinn

Vísindamenn leggja fram ný gögn: Hversu skaðlegt sjónvarpsgláp getur verið fyrir börn

Maðurinn

Valda börn hraðari öldrun foreldranna?

Maðurinn

Valda börn hraðari öldrun foreldranna?

Maðurinn

Af hverju eru karlar líkamlega sterkari en konur?

Maðurinn

Af hverju eru karlar líkamlega sterkari en konur?

Lifandi Saga

Hafnarborg í Texas lyftist upp um fimm metra 

Lifandi Saga

Grimmsævintýri: Bönnuð börnum

Heilsa

Blóðflokkur þinn kann að hafa áhrif á hvort þú færð heilablóðfall snemma á lífsleiðinni

NÝJASTA NÝTT

Lifandi Saga

Miðaldir voru ekki myrkar

Lifandi Saga

Humar var hundafæða

Heilsa

Vísindamenn finna óvænt samband milli tannholdsbólgu og tiltekins sjúkdóms

Náttúran

Hvernig er móteitur gert?

Læknisfræði

Pasteur bjargaði heiminum frá hundaæði

Lifandi Saga

Áður en til fangelsisrefsingar kom hljóðaði dómurinn upp á: Kvalir og niðurlægingu

Lifandi Saga

Hver lagði eld að Róm?

Maðurinn

Af hverju var Elísabet drottning grafin í blýkistu?

Alheimurinn

Er jörðin kúla?

Maðurinn

Táningar eru forritaðir til að hætta að hlusta á það sem mamma segir

Lifandi Saga

Miðaldir voru ekki myrkar

Lifandi Saga

Humar var hundafæða

Heilsa

Vísindamenn finna óvænt samband milli tannholdsbólgu og tiltekins sjúkdóms

Náttúran

Hvernig er móteitur gert?

Læknisfræði

Pasteur bjargaði heiminum frá hundaæði

Lifandi Saga

Áður en til fangelsisrefsingar kom hljóðaði dómurinn upp á: Kvalir og niðurlægingu

Lifandi Saga

Hver lagði eld að Róm?

Maðurinn

Af hverju var Elísabet drottning grafin í blýkistu?

Alheimurinn

Er jörðin kúla?

Maðurinn

Táningar eru forritaðir til að hætta að hlusta á það sem mamma segir

Fáðu aðgang að vÍSINDI.IS

Ókeypis í 2 vikur!

 

Eftir það kostar eingöngu 1.390 kr. á mánuði og enginn uppsagnarfrestur.

 

Innifalið er aðgangur að öllum greinum á vefnum ásamt rafræna útgáfu af nýjustu tölublöðunum.

  • Fullur aðgangur að visindi.is
  • Frábærar myndir og myndbönd
  • Aðgengilegt í öllum snjalltækjum
  • Fullur aðgangur að gríðarlegu magni eldri greina
  • Nýjustu tölublöðin í rafrænu formi

Lifandi Saga

Úkraínska og rússneska – hver er munurinn?

Lifandi Saga

Úkraínska og rússneska – hver er munurinn?

Maðurinn

Svona mikið vatn ættir þú að drekka á dag

Maðurinn

Svona mikið vatn ættir þú að drekka á dag

Náttúran

Fólk fer oft ekki rétt að köttunum sínum

Maðurinn

Af hverju borðum við ekki gras?

Náttúran

Af hverju velta hundar sér í blautu rusli?

Maðurinn

Hversu margt tónlistarfólk þjáist af heyrnarskerðingu?

Vinsælast

1

Heilsa

Blóðflokkur þinn kann að hafa áhrif á hvort þú færð heilablóðfall snemma á lífsleiðinni

2

Maðurinn

Af hverju var Elísabet drottning grafin í blýkistu?

3

Maðurinn

Vísindamenn leggja fram ný gögn: Hversu skaðlegt sjónvarpsgláp getur verið fyrir börn

4

Maðurinn

Rautt ljós getur leitt af sér betri sjón

5

Lifandi Saga

Áður en til fangelsisrefsingar kom hljóðaði dómurinn upp á: Kvalir og niðurlægingu

6

Maðurinn

Af hverju eru karlar líkamlega sterkari en konur?

1

Maðurinn

Af hverju var Elísabet drottning grafin í blýkistu?

2

Maðurinn

Vísindamenn leggja fram ný gögn: Hversu skaðlegt sjónvarpsgláp getur verið fyrir börn

3

Maðurinn

Rautt ljós getur leitt af sér betri sjón

4

Lifandi Saga

Áður en til fangelsisrefsingar kom hljóðaði dómurinn upp á: Kvalir og niðurlægingu

5

Maðurinn

Af hverju eru karlar líkamlega sterkari en konur?

6

Maðurinn

Táningar eru forritaðir til að hætta að hlusta á það sem mamma segir

Náttúran

Risavaxin sjávarskrímsli vakin til lífs slá öll met. 

Lifandi Saga

Frelsisstyttan átti að hrópa til borgaranna

Lifandi Saga

Ótrúlegur dagur í flugstjórnarklefanum: Flugmaðurinn sogaðist út um gluggann

Maðurinn

Mannfólkið hefur kysst í 4.500 ár

Náttúran

Hvað er glertæring?

Maðurinn

Þarmabakteríurnar  lækka líkamshitann

Heilsa

Lífsnauðsynlegt næringarefni sem lítið er vitað um

Maðurinn

Krullað hár kælir höfuðið

Tækni

Hvernig virkar C14-greining?

Tækni

Framtíðin séð í baksýnisspegli 

Menning og saga

Ólíkar þjóðir í Evrópu á ísöld

Náttúran

Hunangsfluguna skortir flugtækni

Miðaldir voru ekki myrkar

Hinar evrópsku miðaldir hófust með falli Rómarveldis 476 og lauk með uppgötvun Ameríku 1492. Það orð hefur lengið legið á þessu tímabili að það hafi verið einhvers konar lágdeyða í sögunni og öll framþróun stöðvast. Þetta er alls ekki rétt. Nýjar uppfinningar litu dagsins ljós og háskólar komu til sögunnar.

Lifandi Saga

ÁSKRIFT AÐ VÍSINDI.IS

Prófaðu í 14 daga ókeypis!

  • Fullur aðgangur að vefnum okkar með tæplega 3000 skemmtilegum og spennandi greinum um allt milli himins og jarðar á sviði vísinda og sögu.
  • Lifandi vísindi/Lifandi saga í rafrænni útgáfu á vefnum,
  • Aðeins 1.690 krónur á mánuði.
  • Engin skuldbinding – Þú getur hætt hvenær sem er.

ÁSKRIFT AÐ TÍMARITINU

Þrjú tölublöð + gjöf: Skemmtilegur sjónauki
  • Þrjú næstu tölublöð Lifandi vísinda/Lifandi sögu – sent heim til þín – eins færðu lítinn og vandaðan sjónauka að gjöf.
  • Fullur aðgangur að vefnum okkar – visindi.is – með tæplega 3000 skemmtilegum og spennandi greinum um allt milli himins og jarðar á sviði vísinda og sögu.
  • Spennandi greinar og flottar myndir sem svala forvitni þinni.
  • Þú getur hætt eftir tilboðið en ef þú heldur áfram skuldbindur þú þig aðeins þrjú tölublöð í einu og þú getur sagt upp hvenær sem sem og klárar þá tímabilið sem er hafið.
  • Venjuleg áskrift – þrjú tölublöð – kostar aðeins 7.590 kr

Sjónauki og þriggja blaða áskrift – Alls 3.800 kr.

Lifandi vísindi

Lyf

Lifandi saga

Search

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Innskráning

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Viltu lesa greinina?

Fáðu aðgang að visindi.is

Ókeypis í 2 vikur!

Eftir það kostar eingöngu 1.390 kr. á mánuði og enginn uppsagnarfrestur.

Innifalið er aðgangur að öllum greinum á vefnum ásamt rafræna útgáfu af nýjustu tölublöðunum.

  • Fullur aðgangur að visindi.is
  • Frábærar myndir og myndbönd
  • Aðgengilegt í öllum snjalltækjum
  • Fullur aðgangur að gríðarlegu magni eldri greina
  • Nýjustu tölublöðin í rafrænu formi

Núverandi áskrifendur að tímaritinu fá að sjálfsögðu ókeypis aðgang að vefnum og þurfa bara að virkja aðgang sinn hér.

Ef þú ert þegar áskrifandi að visindi.is