Hva inneholder jordens kjerne?

(Dan Tri Newspaper) – Jordens faste kjerne består ikke bare av jern, men inneholder også karbon, oksygen og silisium. Denne oppdagelsen åpner døren for å løse århundregamle mysterier om hvordan kjernen danner og opprettholder sitt magnetfelt som beskytter liv.

Jordens kjerne kan ikke bare bestå av jern; den ser ut til å inneholde karbon også. Ny forskning har funnet ut at den også inneholder oksygen og silisium (foto: Getty Images).

Den jernrike kjernen i jordens sentrum spiller en avgjørende rolle i planetens utvikling. Den driver ikke bare magnetfeltet – et skjold som beskytter atmosfæren og havene mot solstråling – men driver også platetektonikk, som stadig omformer kontinentene.

Til tross for dens betydning, forblir mange grunnleggende egenskaper ved kjernen et mysterium: hvor varm er den egentlig, hva er den laget av, og når begynner den å fryse? En nylig oppdagelse har brakt forskere nærmere svaret på alle tre spørsmålene.

Den indre kjernen er anslått å ha en temperatur på rundt 5000 Kelvin (4727 °C). Kjernen er i flytende tilstand, men avkjøles gradvis over tid, krystalliserer til en fast komponent og utvider seg utover. Denne varmefrigjøringen skaper tektoniske platestrømmer.

Avkjøling er også kilden til jordens magnetfelt. Mye av dagens magnetiske energi opprettholdes av frysing av den flytende ytre kjernen, som driver den faste kjernen i sentrum.

Men fordi direkte tilgang er umulig, er forskere tvunget til å stole på estimater for å forstå kjølemekanismene og egenskapene til kjernen. For å avklare dette er den viktigste faktoren å bestemme smeltepunktet.

Takket være seismologi – vitenskapen som studerer jordskjelvbølger – vet vi nøyaktig hvor grensen mellom den faste og flytende kjernen ligger. Temperaturen ved denne grensen er også smeltepunktet, utgangspunktet for frysing.

Derfor, hvis smeltepunktet kunne bestemmes nøyaktig, ville mennesker få en bedre forståelse av den sanne temperaturen i kjernen og dens indre kjemiske sammensetning.

Mystisk kjemi

Det finnes to hovedtilnærminger for å forstå sammensetningen av jordens kjerne: å studere meteoritter og å analysere seismiske data.

Meteoritter regnes som «rester» av planeter som ennå ikke har blitt dannet, eller fragmenter fra kjernene til planeter som allerede har blitt ødelagt. Deres kjemiske sammensetning tyder på at jordens kjerne hovedsakelig består av jern og nikkel, muligens med noen få prosent silisium eller svovel. Disse dataene er imidlertid bare foreløpige og ikke detaljerte nok til å bekrefte noe definitivt.

Samtidig gir seismologi et mye mer konkret perspektiv. Seismiske bølger fra jordskjelv, når de beveger seg gjennom jorden, endrer hastighet avhengig av hvilken type materiale de passerer gjennom. Ved å sammenligne tiden det tar for bølgene å nå målestasjoner med eksperimentelle resultater på overføringshastighet i mineraler og metaller, kan forskere konstruere modeller av planetens indre struktur.

Resultatene viser at jordens kjerne er omtrent 10 % lettere enn rent jern. Det er verdt å merke seg at den ytre kjernen, som er i flytende tilstand, er tettere enn den indre kjernen, et paradoks som bare kan forklares med tilstedeværelsen av noen fremmede elementer.

Selv etter å ha snevret inn den mulige sammensetningen, forblir problemet uløst. Ulike scenarier gir smeltetemperaturer som varierer med hundrevis av grader Celsius, noe som gjør presis bestemmelse av kjerneegenskaper til en utfordring.

En ny restriksjon

I ny forskning brukte forskere mineralogi for å forstå hvordan jordens kjerne begynte å fryse – en mer spesifikk tilnærming enn både meteorologi og seismologi.

Simuleringer viser at når atomer i flytende metall krystalliserer til faste stoffer, krever hver legering et ulikt nivå av «superkjøling», det vil si at den senkes under smeltepunktet. Jo sterkere denne prosessen er, desto lettere fryser væsken.

For eksempel kan vann i en fryser forbli ekstremt kaldt ved -5 °C i flere timer før det fryser, mens en vanndråpe i en sky blir til hagl på bare noen få minutter ved -30 °C.

Beregninger viser at den maksimale underkjølingstemperaturen for kjernen er omtrent 420 °C under smeltepunktet. Hvis denne temperaturen overskrides, vil den indre kjernen være uvanlig stor sammenlignet med seismiske data. Rent jern krever derimot 1000 °C for å krystallisere, noe som er umulig, ettersom hele kjernen da ville ha størknet.

Å tilsette silisium eller svovel hjelper ikke; det kan til og med kreve at kjernen blir superkjølt ytterligere.

Først når karbon tas i betraktning, gir bildet mening. Hvis 2,4 % av kjernens masse er karbon, trengs omtrent 420 °C for å fryse den indre kjernen; med 3,8 % karbon faller dette til 266 °C. Et mye mer plausibelt tall. Dette er det første beviset som tyder på at karbon spiller en avgjørende rolle i kjernens krystalliseringsprosess.

Kjernen kan imidlertid umulig bestå utelukkende av jern og karbon, ettersom seismiske data tyder på tilstedeværelsen av minst ett annet grunnstoff. Forskning tyder på muligheten for at kjernen også inneholder oksygen, eller til og med silisium.

Kilde: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/loi-trai-dat-chua-dung-nhung-gi-20250923025913011.htm