Jordens indre kjerne “svinger” over en mil hvert sjette år, hevder studien


Da Jules Verne skrev ‘A Journey to the Center of the Earth’ for over 150 år siden, så han for seg et land med glødende krystaller, turbulente hav, forhistoriske dyr og gigantiske sopp.

Men hva som faktisk ligger under føttene våre forblir et mysterium – selv i dag vet vi mer om Saturns ringer enn det indre av planeten vår.

I løpet av de siste 30 årene har imidlertid vår forståelse av jordens indre kjerne utvidet seg dramatisk, og den har vist seg å bevege seg og endre seg over flere tiår.

Men mens det tidligere ble antatt å rotere i en konsekvent raskere hastighet enn planetens overflate, viser en ny studie at den svinger og går frem og tilbake over en mil hvert sjette år.

Syklusen kan forklare variasjoner i lengden på dager, som har vist seg å svinge vedvarende de siste tiårene.

“Den indre kjernen er ikke fiksert – den beveger seg under føttene våre, og den ser ut til å gå frem og tilbake et par kilometer (1,25 miles) hvert sjette år,” sa hovedforfatter professor John Vidale ved University of South California.

USC-forskere identifiserte en seksårig syklus med super- og subrotasjon i jordens indre kjerne, i strid med tidligere aksepterte modeller som antydet at den konsekvent roterer i en raskere hastighet enn planetens overflate

USC-forskere identifiserte en seksårig syklus med super- og subrotasjon i jordens indre kjerne, i strid med tidligere aksepterte modeller som antydet at den konsekvent roterer i en raskere hastighet enn planetens overflate

FIRE LAG AV PLANETJORDEN

Skorpe: Til en dybde på opptil 70 km er dette det ytterste laget av jorden, som dekker både hav- og landområder.

Mantel: Går ned til 2890 km med den nedre mantelen, er dette planetens tykkeste lag og laget av silikatbergarter som er rikere på jern og magnesium enn skorpen over hodet.

Ytre kjerne: Denne regionen løper fra en dybde på 2890-5150 km, og er laget av flytende jern og nikkel med spor av lettere elementer.

Indre kjerne: Når man går ned til en dybde på 6 370 km i sentrum av planeten Jorden, har denne regionen blitt antatt å være laget av solid jern og nikkel. Men denne nye studien antyder at den inneholder både grøtaktig og hardt jern.

Jordens indre kjerne er en varm, tett ball av solid jern på størrelse med Pluto – og like varm som solen vår.

Det er umulig å observere direkte, noe som betyr at forskere må stole på indirekte målinger for å forklare mønsteret, hastigheten og årsaken til dets bevegelse og endringer.

Det amerikanske teamet brukte seismiske data fra 1969 til 1974 for å lage en datamodell av kjernens bevegelse.

Simuleringer bekreftet jordas overflateforskyvninger sammenlignet med dens indre kjerne, som forskere har hevdet i 20 år.

Imidlertid var det i strid med tidligere teorier som antydet at rotasjonshastigheten konsekvent var raskere enn planetens overflate.

“Våre siste observasjoner viser at den indre kjernen snurret litt langsommere fra 1969-71 og deretter beveget seg den andre retningen fra 1971-74,” sa professor Vidale.

«Vi legger også merke til at lengden på dagen vokste og krympet som man ville spå.

“Tilfeldighetene av disse to observasjonene gjør oscillasjon til den sannsynlige tolkningen.”

Forskning publisert i 1996 var den første som foreslo at den indre kjernen roterer raskere enn resten av planeten – også kjent som superrotasjon – med omtrent 1 grad per år.

Påfølgende funn fra Vidale forsterket ideen om at den indre kjernen superroterer, om enn i en langsommere hastighet.

Ved å bruke data fra LASA (Large Aperture Seismic Array), et US Air Force-anlegg i Montana, fant Prof Vidale at den indre kjernen roterer omtrent 0,1 grader per år.

Labansatte utviklet en ny stråledannende teknikk for å analysere bølger generert fra sovjetiske underjordiske atombombeprøver fra 1971 til 1974 i den arktiske øygruppen Novaja Zemlja.

De siste resultatene dukket opp da de brukte den samme metoden på et par tidligere atomprøver under Amchitka Island på spissen av Alaskas skjærgård – Milrow i 1969 og Cannikin i 1971.

Ved å måle kompresjonsbølgene som følge av kjernefysiske eksplosjoner, oppdaget de at den indre kjernen hadde snudd retning, og underroterte minst en tiendedel av en grad per år.

Det markerte første gang den seksårige oscillasjonen ble indikert gjennom direkte seismologisk observasjon.

“Ideen om at den indre kjernen svinger var en modell som fantes der ute, men samfunnet har vært splittet om hvorvidt den var levedyktig,” sa professor Vidale.

‘Vi gikk inn i dette og forventet å se samme rotasjonsretning og hastighet i de tidligere atomprøvene, men i stedet så vi det motsatte.

“Vi ble ganske overrasket over å finne at den beveget seg i den andre retningen.”

Fordi jordens indre kjerne er så utilgjengelig, måtte forskere stole på de eneste tilgjengelige midlene for å undersøke den innerste jorden - seismiske data (arkivbilde)

Fordi jordens indre kjerne er så utilgjengelig, måtte forskere stole på de eneste tilgjengelige midlene for å undersøke den innerste jorden – seismiske data (arkivbilde)

Kart A viser plasseringen av LASA (trekant) og de to kjernefysiske testparene (stjerner).  B og C viser fordelingen av de predikerte tidsforskyvningene

Kart A viser plasseringen av LASA (trekant) og de to kjernefysiske testparene (stjerner). B og C viser fordelingen av de predikerte tidsforskyvningene

Ved å bruke seismologiske data fra atomprøver i tidligere studier, har forskerne vært i stand til å finne den nøyaktige plasseringen og tidspunktet for den seismiske hendelsen.

Imidlertid stengte LASA i 1978, og æraen med amerikanske underjordiske atomprøver er over, noe som betyr at forskere må stole på relativt upresise jordskjelvdata for fremtidig forskning på dette området, selv med nyere fremskritt innen instrumentering.

Studien støtter spekulasjoner om at den indre kjernen oscillerer basert på variasjoner i lengden på dagen – pluss eller minus 0,2 sekunder over seks år – og geomagnetiske felt, som begge samsvarer med teorien i både amplitude og fase.

Vidale sa at funnene gir en overbevisende teori for mange spørsmål som stilles av forskningsmiljøet.

«Et av spørsmålene vi prøvde å svare på er, beveger den indre kjerne seg gradvis eller er den stort sett låst sammenlignet med alt annet på lang sikt?

“Vi prøver å forstå hvordan den indre kjernen ble dannet og hvordan den beveger seg over tid – dette er et viktig skritt for å bedre forstå denne prosessen.”

Studien er publisert i Vitenskapens fremskritt.

JORDENS FLYTENDE JERNKJERNE SKAPER DET MAGNETISKE FELTET

Vår planets magnetfelt antas å bli generert dypt nede i jordens kjerne.

Ingen har noen gang reist til jordens sentrum, men ved å studere sjokkbølger fra jordskjelv har fysikere vært i stand til å finne ut den sannsynlige strukturen.

I hjertet av jorden er det som ble antatt å være dens solide indre kjerne, to tredjedeler av størrelsen på månen, og hovedsakelig laget av jern. Denne nye studien bestrider imidlertid dette.

Ved 5700°C er dette jernet like varmt som solens overflate, men knusingstrykket forårsaket av tyngdekraften hindrer det i å bli flytende.

Rundt dette er den ytre kjernen, som er et 1242 mil (2000 km) tykt lag av jern, nikkel og små mengder andre metaller.

Metallet her er flytende, på grunn av lavere trykk enn den indre kjernen.

Forskjeller i temperatur, trykk og sammensetning i den ytre kjernen forårsaker konveksjonsstrømmer i det smeltede metallet når kjølig, tett materie synker og varm materie stiger.

‘Coriolis’-kraften, forårsaket av jordens spinn, forårsaker også virvlende virvler.

Denne strømmen av flytende jern genererer elektriske strømmer, som igjen skaper magnetiske felt.

Ladede metaller som passerer gjennom disse feltene fortsetter å skape elektriske strømmer av seg selv, og slik fortsetter syklusen.

Denne selvopprettholdende løkken er kjent som geodynamoen.

Spiraldannelsen forårsaket av Coriolis-kraften betyr at de separate magnetfeltene er omtrent på linje i samme retning, og deres kombinerte effekt gir et stort magnetfelt som omslutter planeten.