Forskare vid Australian National University (ANU) har via seismiska vågor upptäckt indikationer på att Jordens innerkärna består av två distinkta lager – ett “innerst inner kärna” inbäddat i den redan kända innerkärnan¹. I det inre lagret observeras en markant förändring i P-vågornas långsamma riktning vid en vinkel på cirka 54° från Jordens rotationsaxel, vilket tyder på en annan kristallin orientering jämfört med det yttre lagret¹. Det inre lagret uppskattas ha en radie på omkring 650 km och uppvisar betydligt starkare anisotropi, vilket kan spegla två separata avsvalningshändelser i planetens tidiga historia²³.
Bakgrund
Jordens inre är indelat i skorpa, mantel, yttre kärna (flytande) och inre kärna (fast)⁴. Innerkärnan består huvudsakligen av järn och nickel vid temperaturer över 5 000 °C⁵. Sedan 1980-talet har man känt till att P-vågor färdas snabbare nordsydligt än i ekvatorialplanet på grund av anisotropi, associerad med kristallin orientering i det fasta järnet⁶.
Metodik
Forskarna använde Neighborhood Algorithm för att jämföra tusentals teoretiska modeller av innerkärnans struktur mot verkliga seismogram från International Seismological Centre⁷. Denna robusta sökning i parameterutrymmet identifierade en modell med två diskreta anisotropa lager snarare än en kontinuerlig förändring⁷.
Upptäckten
- Två lager inom innerkärnan: Yttre delen uppvisar svag anisotropi med snabbaste P-vågor nordsydligt, medan det inre lagret (radie ~650 km) har en annan kristallin orientering och tydligare anisotrop karaktär²³.
- Vinkel på 54°: I det inre lagret skedde en markant skiftning i den långsamma riktningen till cirka 54° från rotationsaxeln, med snabbaste vågrörelser längs axeln¹.
- Temperatur och sammansättning: Järnet i innerkärnan är huvudsakligen i en hexagonal tätpackad fas (hcp), men fynden talar för en möjlig övergång till en kroppcentrerad struktur (bcc) nära kärnans mitt¹.
Betydelse
Den nyupptäckta “innerst inner kärnan” kan vara ett fossilt avtryck av en dramatisk global händelse, såsom en acceleration i avsvalningen eller förändringar i sammansättningen av lätta grundämnen under Jordens tidiga historia¹³. Upptäckten kan:
- Ompröva geodynamiska modeller för hur Jordens magnetfält genereras och förändras över tid¹³.
- Förbättra tolkningen av seismiska data genom att inkludera ett tredje lager i innerkärnan²³.
- Fördjupa förståelsen för Jordens termiska utveckling och tidpunkter för huvudavsvalnings- och kristallisationshändelser⁷.
Fortsatt forskning
Forskare planerar att:
- Utöka det globala seismometernätverket, särskilt runt polarområden och antipodregioner, för bättre datatäckning¹.
- Använda nya analysmetoder såsom coda-korrelation och reverbererande vågor för att direkt påvisa separata vågrörelser i innerkärnans centrum³.
- Integrera laboratorieexperiment vid höga tryck- och temperaturförhållanden för att verifiera förväntade fasövergångar i järn och deras påverkan på anisotropi¹.
Referenser
- Tkalčić, H. et al. Evidence for the Innermost Inner Core: Robust Parameter Search for Radially Varying Anisotropy. Journal of Geophysical Research
- Australian National University Press Release: “Scientists spot signs of a hidden structure inside Earth’s core”
- Stephenson, D. et al. Two distinct layers in Earth’s inner core revealed by P-wave anisotropy change. Geophysical Research Letters
- Dziewonski, A. M. & Anderson, D. L. Preliminary Reference Earth Model (PREM). Physics of the Earth and Planetary Interiors
- Buffett, B. A. Earth’s Core and the Geodynamo. Science
- Creager, K. C. Seismic anisotropy and alignment of iron crystals in the inner core. Nature
- Klüver, T. et al. Applying the Neighborhood Algorithm to inner core structure modeling. Journal of Geophysical Research
