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,

Heilsa

Læknar hafa grætt heilt auga í mann

Maðurinn

Nú geta vísindamenn ráðskast með drauma okkar

Maðurinn

Nú geta vísindamenn ráðskast með drauma okkar

Tækni

140.000 veirutegundir hafa fundist í þarmaflórunni

Tækni

140.000 veirutegundir hafa fundist í þarmaflórunni

Lifandi Saga

Af hverju er rússneskur bær í Noregi?

Jörðin

Leiða loftslagsbreytingar til fleiri jarðskjálfta?

Maðurinn

Heilsa okkar ræðst af blóðinu

NÝJASTA NÝTT

Lifandi Saga

Ísraelski vígamaðurinn: Vill lifa í friði með Palestínumönnum

Maðurinn

Er hægt að verða gráhærður á einni nóttu?

Heilsa

Hrotur geta verið vísbending um hjartasjúkdóm: Einn hópur er í sérstakri áhættu

Náttúran

Af hverju eru lauf trjáa með mismunandi lögun?

Jörðin

99 stórborgir eru að sökkva

Maðurinn

Munnvatnið er fullt af eitri

Maðurinn

Gæludýr koma í veg fyrir offitu og ofnæmi meðal barna

Náttúran

Hvernig bárust kettir til Ameríku?

Heilsa

Er mikið um kyrrsetu hjá þér í vinnunni? Þá getur kaffi lengt líf þitt samkvæmt stórri rannsókn.

Heilsa

Lækning gegn útbreiddum meltingartruflunum finnst í flestum eldhúsum.

Lifandi Saga

Ísraelski vígamaðurinn: Vill lifa í friði með Palestínumönnum

Maðurinn

Er hægt að verða gráhærður á einni nóttu?

Heilsa

Hrotur geta verið vísbending um hjartasjúkdóm: Einn hópur er í sérstakri áhættu

Náttúran

Af hverju eru lauf trjáa með mismunandi lögun?

Jörðin

99 stórborgir eru að sökkva

Maðurinn

Munnvatnið er fullt af eitri

Maðurinn

Gæludýr koma í veg fyrir offitu og ofnæmi meðal barna

Náttúran

Hvernig bárust kettir til Ameríku?

Heilsa

Er mikið um kyrrsetu hjá þér í vinnunni? Þá getur kaffi lengt líf þitt samkvæmt stórri rannsókn.

Heilsa

Lækning gegn útbreiddum meltingartruflunum finnst í flestum eldhúsum.

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

Sósíaldarwinistarnir lýstu yfir stríði gegn fátækum

Lifandi Saga

Sósíaldarwinistarnir lýstu yfir stríði gegn fátækum

Lifandi Saga

BNA á barmi borgarastyrjaldar: Nasista-prestur vildi bylta lýðræðinu

Lifandi Saga

BNA á barmi borgarastyrjaldar: Nasista-prestur vildi bylta lýðræðinu

Lifandi Saga

Bretar knúðu fram frjálsa verslun með fallbyssum

Lifandi Saga

Nasistaveiðar meðal óvina 

Lifandi Saga

Nasistar leituðu arísks menningarheims í Tíbet

Glæpir

Newton upprætti peningafölsun í Englandi

Vinsælast

1

Maðurinn

Er hægt að verða gráhærður á einni nóttu?

2

Maðurinn

Gæludýr koma í veg fyrir offitu og ofnæmi meðal barna

3

Maðurinn

Munnvatnið er fullt af eitri

4

Jörðin

99 stórborgir eru að sökkva

5

Heilsa

Hrotur geta verið vísbending um hjartasjúkdóm: Einn hópur er í sérstakri áhættu

6

Náttúran

Hvernig bárust kettir til Ameríku?

1

Maðurinn

Er hægt að verða gráhærður á einni nóttu?

2

Jörðin

99 stórborgir eru að sökkva

3

Heilsa

Hrotur geta verið vísbending um hjartasjúkdóm: Einn hópur er í sérstakri áhættu

4

Lifandi Saga

Ísraelski vígamaðurinn: Vill lifa í friði með Palestínumönnum

5

Náttúran

Af hverju eru lauf trjáa með mismunandi lögun?

Lifandi Saga

Hvers vegna hættu karlar að ganga með hatt?

Lifandi Saga

Versti óvinur skógareldanna

Lifandi Saga

Í fallhlíf til helvítis: Slökkviliðsmenn stukku beint niður í eldhafið

Maðurinn

Göngutúr heldur heilanum heilbrigðum

Menning og saga

Leynirými í 4.400 ára gömlum egypskum pýramída

Heilsa

Vísindamenn hafa fundið mikilvægan eiginleika sem er sameiginlegur öllum sem náð hafa 100 ára aldri.

Lifandi Saga

Belgía biður Kongó afsökunar – með tönn

Lifandi Saga

Af hvaða kynstofni var Kleópatra?

Lifandi Saga

Kitty var Kim Kardashian 18. aldar

Heilsa

Bakteríurnar þrífast vel í handklæðinu þínu

Lifandi Saga

Voru víkingarnir húðflúraðir?

Menning

Þess vegna verða konur þreyttar á (sumum) körlum

Ísraelski vígamaðurinn: Vill lifa í friði með Palestínumönnum

Sérsveitarhermaðurinn Ehud Barak barðist með hnífum, hríðskotaskammbyssu og í kvenklæðum gegn fjandmönnum Ísraela um áratugaskeið en þrátt fyrir þessa fortíð reyndi hann að skapa varanlegan frið við Palestínumenn þegar hann varð forsætisráðherra.

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