Genom avancerad analys av seismiska vågor har forskare vid Australian National University (ANU) avslöjat två banbrytande strukturer i jordens kärna – en ”inre kärna inom den inre kärnan” och en donutformad zon i den yttre kärnan rapporterar ScienceDaily. Dessa fynd omdefinierar vår förståelse av jordens uppbyggnad och dynamik .
Den inre kärnans hemliga lager
Traditionellt har jorden beskrivits som en serie koncentriska lager: skorpa, mantel, yttre kärna (flytande) och inre kärna (fast). Nu visar data att den fasta inre kärnan själv har ett ytterligare, ännu innerre lager med en radie på cirka 650 km, troligen sammansatt av extremt kompakt järn .
- Seismisk anisotropi: Skillnader i hur seismiska vågor rör sig genom järnet (snabbare längs jordens rotationsaxel än ekvatorn) tyder på att den inre kärnan genomgått två separata avkylningshändelser under jordens tidiga historia. Detta kan förklara varför tidigare modeller av kärnans struktur varit inkonsistenta .
- Metod: Forskare använde en algoritm för att analysera tusentals modeller av seismiska data samlade under decennier. De identifierade en förändring i vågornas riktning vid 54 graders vinkel, vilket pekar på en strukturell gräns inom den inre kärnan .
Donutformad zon i den yttre kärnan
En annan studie av ANU-forskare upptäckte en låghastighetsregion i den yttre kärnan, formad som en jättelik donut. Denna zon, belägen nära gränsen mellan den flytande yttre kärnan och manteln, har följande egenskaper:
- Sammansättning: Rik på lättare ämnen som kiselsyra, syre och svavel, vilka sänker seismiska våghastigheter med 2 % jämfört med omgivningen .
- Roll i jordens magnetfält: Den donutformade zonen driver konvektionsströmmar i den flytande metallen, vilket stärker geodynamon – processen som genererar jordens magnetfält. Utan dessa strömmar skulle magnetfältet försvagas och exponera livet för skadlig solstrålning .
Tekniska innovationer bakom fynden
- Coda-korrelationsvågfält: För donut-zonen analyserades svaga seismiska ekon (”coda”) flera timmar efter jordbävningar, vilket gav en detaljerad kartläggning av den yttre kärnans struktur .
- Globala seismiska nätverk: Data från tusentals jordbävningsstationer möjliggjorde identifieringen av flergångsreverberationer genom jorden, inklusive upp till fem passager genom den inre kärnan .
Implikationer för jordens historia och framtid
- Kylvändningar: De två avkylningsfaserna i den inre kärnan kan kopplas till dramatiska geologiska händelser, som formationen av mantelns ”blobs” eller förändringar i magnetfältets styrka .
- Magnetfältets stabilitet: Donut-zonens sammansättning påverkar hur konvektion sker i den yttre kärnan, vilket är avgörande för att förutsäga magnetfältets framtida beteende .
Utmaningar och framtida forskning
Trots framstegen finns fortfarande gap i datatäckningen, särskilt nära polerna . Framtida studier planerar att:
- Kartlägga den exakta gränsen mellan den inre kärnans dubbla lager .
- Undersöka hur lättare element i donut-zonen påverkar jordens dynamo över geologisk tid .
Slutsats
Dessa upptäckter understryker jordens komplexitet och hur teknologiska framsteg fortsätter att avslöja dess hemligheter. Med fler seismiska stationer och förbättrade algoritmer kan vi förvänta oss ytterligare revolutionerande fynd – kanske till och med en femte huvudlager i jordens inre .
