Jordas indre består av fire hovedlag: jordskorpa, mantelen, den flytende ytre kjernen og den faste indre kjernen. Vi kan ikke bore oss ned til disse lagene, men forskere kan rekonstruere dem ved å studere seismiske bølger, gravitasjon, magnetfelt og hvordan Jorda beveger seg som helhet.
Fra overflaten og inn mot sentrum øker trykk, temperatur og tetthet. Samtidig endrer materialene egenskaper: bergartene i mantelen er hovedsakelig faste, metallet i den ytre kjernen er flytende, mens den innerste kjernen er fast. Det er denne kombinasjonen som forklarer både jordskjelvenes bølger, kontinentenes langsomme bevegelser og Jordas beskyttende magnetfelt.
Hva består Jordas indre av?
Jordskorpa er det ytterste og tynneste laget. Under kontinentene er den vanligvis tykkere enn under havbunnen, men sammenlignet med resten av planeten er den uansett som et tynt skall. Grensen mellom jordskorpa og mantelen kalles Moho, etter Mohorovičić-diskontinuiteten. Her endrer seismiske bølger hastighet fordi de møter bergarter med en annen sammensetning og tetthet.
Mantelen strekker seg fra Moho og ned til omtrent 2900 kilometers dybde. Den består hovedsakelig av varm, fast bergart. «Fast» betyr likevel ikke at mantelen er ubevegelig: over millioner av år kan bergartene deformeres og strømme svært langsomt. Denne bevegelsen bidrar til å drive platetektonikken og flytter varme fra Jordas dypere lag mot overflaten.
Ved rundt 2900 kilometer begynner den ytre kjernen. Den består hovedsakelig av flytende jern og nikkel. Den ytre kjernen fortsetter ned til omtrent 5100 kilometer, der den møter den indre kjernen. Fra denne grensen og inn til Jordas sentrum, cirka 6370 kilometer under overflaten, finner vi den faste indre kjernen.
Hvordan kan forskere undersøke noe de ikke kan se?
Det viktigste verktøyet er seismologi. Når et stort jordskjelv oppstår, sendes vibrasjoner gjennom planeten. Disse bølgene følger ikke nødvendigvis rette linjer: De kan brytes, reflekteres og endre hastighet når de passerer fra ett materiale til et annet.
P-bølger går gjennom faste og flytende lag
P-bølger, eller primærbølger, er trykkbølger. De beveger seg gjennom både faste og flytende materialer, men hastigheten endres når tettheten og egenskapene til materialet endres. Ved å sammenligne når bølgene registreres på ulike steder, kan forskere kartlegge grenser langt under bakken.
S-bølger avslører den flytende ytre kjernen
S-bølger, eller sekundærbølger, beveger seg gjennom faste materialer, men ikke gjennom væske. Når seismiske stasjoner ikke registrerer S-bølger i bestemte områder etter et jordskjelv, er det et viktig tegn på at bølgene har møtt et flytende lag. Slik ble den flytende ytre kjernen identifisert indirekte.
Det samme prinsippet gjør det mulig å undersøke den indre kjernen. P-bølger kan passere gjennom den, men endrer fart og bane. Mange målinger fra jordskjelv over hele kloden gir dermed et slags tredimensjonalt bilde av Jordas indre – bygget på signaler, ikke direkte observasjon.
Hvorfor er den indre kjernen fast?
Temperaturen i Jordas sentrum er ekstremt høy, høy nok til at jern under mange andre forhold ville vært flytende. Likevel er den indre kjernen fast. Forklaringen er det enorme trykket: Når materialet presses sammen, øker smeltepunktet. I sentrum er trykket så stort at jernet kan være fast selv ved svært høy temperatur.
Den ytre kjernen har lavere trykk enn den indre kjernen og er derfor flytende. Forskjellen mellom de to lagene handler altså ikke bare om temperatur, men om balansen mellom temperatur, trykk og materialenes sammensetning. Dette er et godt eksempel på hvorfor Jordas indre ikke kan forstås ved å se på én egenskap alene.
Utforsk flere fakta og forklaringer på SnikkSnakk.
Hvordan oppstår Jordas magnetfelt?
Jordas magnetfelt knyttes til bevegelser i den elektrisk ledende, flytende ytre kjernen. Varme fra dypet driver sirkulasjon i metallet, og Jordas rotasjon påvirker bevegelsesmønsteret. Sammen kan disse prosessene fungere som en geodynamo: bevegelige elektriske ladninger skaper og opprettholder et magnetfelt.
Magnetfeltet strekker seg ut i rommet og bidrar til å skjerme Jorda mot ladde partikler fra sola. Det er også derfor kompassnålen peker omtrent mot magnetiske nord. Magnetfeltet er ikke helt uforanderlig, men den grunnleggende energikilden ligger dypt under føttene våre – i den flytende ytre kjernen.
Hva vet vi sikkert – og hva bygger på modeller?
Hovedinndelingen i jordskorpe, mantel, ytre kjerne og indre kjerne støttes av flere uavhengige observasjoner, særlig seismiske bølger. De omtrentlige dybdene på 2900 og 5100 kilometer er veletablerte som grenser mellom de viktigste lagene, selv om ulike kilder kan runde tallene litt forskjellig.
Detaljer om den dype mantelen, den indre kjernens nøyaktige struktur og hvordan den beveger seg, er mer usikre. Slike spørsmål undersøkes gjennom kombinasjoner av seismologi, laboratorieforsøk og fysiske modeller. Derfor bør tall for temperatur, trykk og kjernens utvikling forstås som beregnede omtrentlige verdier, ikke som direkte målinger fra sentrum.
Det viktigste bildet er likevel klart: Jordas indre er lagdelt, dynamisk og i stadig langsom bevegelse. Jordskjelv avslører grensene, trykket forklarer den faste indre kjernen, og strømninger i den ytre kjernen gir opphav til magnetfeltet som omgir planeten.