Hva er jorda bygget opp av?

Hva er jorda bygget opp av? De tre hovedlagene

Å forstå hva er jorda bygget opp av gir innsikt i planetens dype hemmeligheter og geologiske prosesser. Mennesker utforsker disse skjulte strukturene for å begripe hvordan jordskjelv og vulkaner oppstår. Lær om de fascinerende lagene under føttene våre for å utvide din vitenskapelige forståelse.

Jordas oppbygning: En reise fra overflaten til planetens hjerte

Jorda er grovt sett bygget opp av tre hovedlag som kalles jordskorpa, mantelen og kjernen. Planeten vår kan minne om et hardkokt egg der den tynne jordskorpa fungerer som skallet, mantelen er eggehviten, og kjernen i midten er plommen. Sammensetningen og tykkelsen på disse lagene varierer dramatisk, og jo dypere man reiser, desto høyere blir både trykket og temperaturen.

Jordas indre struktur kan i stor grad beskrives gjennom dens kjemiske sammensetning, men forholdene under føttene våre er mer komplekse enn som så. Den kjemiske sammensetningen kan nemlig deles inn i tre distinkte lag, mens de mekaniske egenskapene forteller oss en litt annen historie om faste og flytende soner. For å forstå jordas oppbygning, må vi se nærmere på hvert enkelt lag.

Jordskorpa: Det tynne skallet vi lever på

Jordskorpa er det ytterste, faste laget av planeten, og det er her alle levende organismer finnes. Selv om dette laget virker uendelig dypt når vi graver i hagen, utgjør jordskorpa under 1 prosent av jordas totale masse og rundt 1.4 prosent av volumet. Skorpa er skjør, sprukket opp i tektoniske plater, og er svært tynn sammenlignet med resten av kloden.

Når man studerer geologi, lærer man raskt at jordskorpa er delt inn i to helt forskjellige typer. Havbunnsskorpa er tynn og tung, med en tykkelse som typisk ligger på mellom 5 og 7 kilometer. Kontinentalskorpa er langt tykkere og lettere, og strekker seg vanligvis over 30 til 50 kilometer. Under de aller høyeste fjellkjedene kan kontinentalskorpa faktisk presses ned til en dybde på over 70 kilometer. Skorpa består i hovedsak av faste bergarter rike på oksygen og silisium, hvor granitt dominerer på land og basalt dekker havbunnen.

Mantelen: Det gigantiske og seige mellomlaget

Mantelen ligger direkte under jordskorpa og strekker seg helt ned til et dyp på om lag 2900 kilometer. Dette er planetens desidert største lag i volum, og mantelen utgjør omtrent 84 prosent av jordas totale volum og rundt 68 prosent av massen. Den består i hovedsak av tunge silikatbergarter som peridotitt, og er rik på jern og magnesium.

Mange tror feilaktig at hele mantelen består av flytende, smeltet stein på grunn av den intense varmen. Sannheten er mer nyansert, for det enorme trykket i dypet tvinger bergartene til å holde seg faste i de fleste områdene.

Den øverste delen av mantelen er kald og stiv, og danner sammen med jordskorpa det vi kaller litosfæren. Like under litosfæren finner vi den myke astenosfæren. Her gjør kombinasjonen av høy temperatur og trykk at den faste steinen oppfører seg som en ekstremt seig masse. Bergartene her strømmer over millioner av år i gigantiske konveksjonsstrømmer, en seig bevegelse som er selve drivkraften bak platedriften på overflaten.

Jordens kjerne: Planetens brennhete metallsentrum

Kjernen utgjør jordas innerste sentrum og starter der mantelen slutter på 2900 kilometers dybde. Dette metalliske hjertet utgjør omtrent 16.1 prosent av jordas volum, men står for hele 31 prosent av planetens masse på grunn av sin ekstreme tetthet. Kjernen skiller seg vesentlig fra de steinete lagene over ved at den nesten utelukkende består av tunge metaller, der rundt 85 prosent er jern og 15 prosent er nikkel.

Kjernen er delt i to soner med fullstendig unike egenskaper. Den ytre kjernen er flytende og har en tykkelse på omtrent 2300 kilometer, med temperaturer som raser mellom 3370 og 5000 varmegrader. At det tykke metallaget er flytende, er avgjørende for oss, for bevegelsene i det flytende jernet fungerer som en gigantisk dynamo som genererer jordas livsviktige magnetfelt.

Den indre kjernen derimot, som strekker seg fra 5100 kilometer og helt inn til jordas sentrum på rundt 6370 kilometers dyp, er bunnsolid. Temperaturen her inne når svimlende 5500 grader - omtrent like hett som på solas overflate - men det ufattelige trykket gjør at metallene presses sammen til en fast kule.

Sammenligning av jordas tre kjemiske hovedlag

Jordas tre kjemiske hovedlag har vidt forskjellige tykkelser, mineralsammensetninger og fysiske tilstander.

Jordskorpa

• Silikatbergarter, granitt, basalt, rik på oksygen og silisium
• Helt fast, sprøtt og oppsprukket i tektoniske plater
• Under 1.5 prosent
• 5 til 70 kilometer

Mantelen

• Ultramafiske bergarter, peridotitt, rik på magnesium og jern
• Hovedsakelig fast, men oppfører seg som en seig plastisk masse over tid
• Rundt 84 prosent
• Omtrent 2850 kilometer

Jordens kjerne

• Metallisk legering bestående av jern og nikkel
• Flytende i den ytre delen, helt fast i den indre kjernen
• Omtrent 16 prosent
• Omtrent 3480 kilometer i radius

Geologiske oppdagelser: Kampen for å bore gjennom skorpa

Geologer og ingeniører i Russland ønsket på 1970-tallet å bore så dypt som mulig inn i jordskorpa for å hente ut prøver av jordas skjulte indre lag. Prosjektet startet med stor optimisme, men teamet møtte raskt uforutsette mekaniske hindringer.

Det første dype borehullet, kjent som Kola Superdeep Borehole, ble boret dypere og dypere gjennom faste granittbergarter. Men etter hvert som borekronen nærmet seg ekstreme dyp, begynte utstyret å svikte på grunn av voldsom friksjon og sviktende nedkjøling.

Borelederne innså etter flere år med knuste borekroner at temperaturen økte langt raskere enn de geologiske modellene opprinnelig hadde forutsagt. De måtte endre borevæskene og modifisere utstyret kontinuerlig for i det hele tatt å kunne fortsette arbeidet.

Da boringen stoppet opp på over 12 kilometers dyp, var temperaturen der nede steget til rundt 180 grader. Steinen oppførte seg mer som plast enn fast fjell, og prosjektet beviste hvor ekstremt vanskelig det er å trenge gjennom selv det aller tynneste laget av jorda.