Jordens indre kerne: definition, sammensætning og nøglefakta
Jordens indre kerne — definition, sammensætning og fakta: Opdag dens jern-nikkelkerne, ekstreme temperaturer, tryk og historien om Inge Lehmann.
Den indre kerne er Jordens centrum og den varmeste del af planeten. Den er hovedsageligt en fast kugle med en radius på ca. 1.220 km ifølge seismologiske undersøgelser. Man mener, at den hovedsagelig består af en jern-nikkellegering med små mængder lettere grundstoffer (såsom svovl, ilt, silicium, hydrogen eller kulstof). Temperaturen i den indre kerne anslås til at være omkring 5.700 K (ca. 5.400 °C), omtrent samme størrelsesorden som solens overflade.
Sammensætning og struktur
Den indre kerne er solid, mens den omgives af en flydende ydre kerne. Overgangszonen mellem indre og ydre kerne ligger cirka 1.220 km fra centrum, svarende til en dybde på omkring 5.100–5.200 km under jordens overflade. Den faste tilstand skyldes de ekstreme tryk; selv ved høje temperaturer hæver trykket jernets smeltetemperatur betydeligt.
- Sammensætning: hovedsageligt jern med nikkel og spor af lettere elementer. Meteoritdata og laboratoriestudier bruges som analoger til at bestemme sammensætningen.
- Tæthed: inner core tæthed anslås til ~12.8–13.1 g/cm³ (12.800–13.100 kg/m³) nær centrum.
- Krystalstruktur: seismiske data tyder på, at jernet i den indre kerne kan have en tætpakket krystalstruktur (hexagonal close-packed, hcp), men detaljer er stadig genstand for forskning.
Temperatur, tryk og fysiske forhold
Trykket i Jordens centrum er ekstremt højt. Typiske estimater for trykket i den indre kerne ligger omkring 330–360 GPa (svarende til ~3,3–3,6 millioner atmosfærer). Det høje tryk kombineret med høj temperatur betyder, at jern er i fast fase i centrum.
Opdagelse og seismologisk bevis
Den indre kerne blev foreslået af seismologen Inge Lehmann i en publikation fra 1936, efter at hun havde analyseret seismiske data fra bl.a. et jordskælv i New Zealand (1929-data indgik i hendes arbejde). Hun bemærkede, at visse seismiske bølger opførte sig som om de gik gennem et fast indre lag i Jordens centrum. Forslaget blev gradvist understøttet af senere, mere detaljerede seismiske målinger, og ideen om en fast indre kerne blev bredt accepteret i løbet af midten af det 20. århundrede.
De vigtigste seismiske signaler, der afslører indre kernes egenskaber, er bl.a. reflekterede og gennemtrængende bølger mærket som PKiKP, PKP osv., som giver information om grænseflader og materialers tilstand.
Rolle i Jordens dynamik
- Geodynamo: Den flydende ydre kerne skaber jordens magnetfelt gennem bevægelse af elektrisk ledende væske. Krystalliseringen af den indre kerne frigiver både varme og lettere grundstoffer til den ydre kerne, som er centrale for at opretholde dynamoen.
- Vækst: Den indre kerne antages at vokse gradvist, efterhånden som Jordens indre køler — smeltet materiale krystalliserer ved grænsen til den indre kerne.
- Dynamik: Seismiske observationer antyder anisotropi (forskellig sejhed afhængig af retningen gennem kernen) og mulige differencer i rotationshastighed mellem indre kerne og resten af planeten (såkaldt "super-rotation"), men størrelsen og årsagen til disse fænomener er stadig usikre.
Hvordan ved vi det?
Da direkte prøver fra Jordens centrum ikke findes, bygger vores viden på:
- Seismologi: måling af bølger fra jordskælv og analyse af, hvordan de rejser gennem Jorden.
- Laboratorieforsøg og teoretiske beregninger: eksperimenter ved høje tryk og temperaturer samt ab initio-beregninger hjælper med at bestemme materialeegenskaber under kernens forhold.
- Meteoritstudier: visse jernmeteoritter anses som analoger til planetariske kerner og bruges som sammenligningsgrundlag.
Nøglefakta
- Radius: ca. 1.220 km.
- Dybde til centrum: den indre kerne begynder omkring 5.100–5.200 km under overfladen.
- Temperatur: ~5.700 K (ca. 5.400 °C).
- Tryk: ~330–360 GPa (~3,3–3,6 millioner atmosfærer).
- Sammensætning: hovedsageligt jern med nikkel og spor af lettere elementer.
Åbne spørgsmål
På trods af store fremskridt er flere spørgsmål stadig ikke fuldt besvarede:
- Hvilke og hvor meget af de lettere elementer findes i den indre kerne?
- Hvad er den præcise krystalstruktur og hvordan forklarer den seismisk anisotropi?
- Hvor hurtigt roterer den indre kerne relativt til resten af Jorden, og hvad driver eventuel super-rotation?
- Hvornår begyndte den indre kerne at dannes? (Estimater varierer, men alder anslås ofte til under 1–1,5 milliarder år.)
Forskning i Jordens indre fortsætter med at kombinere seismologi, laboratorieeksperimenter ved ekstreme forhold og teoretiske modeller for at give et stadig skarpere billede af den indre kernes natur og dens betydning for Jordens udvikling.
Jordens indre struktur
Den indre kerne er mærket med nummer 7 på dette tværsnit af Jorden.
Relaterede sider
- Jordens kerne
- Planetarisk kerne
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er den indre kerne?
A: Den indre kerne er selve Jordens centrum.
Q: Hvad er temperaturen i den indre kerne?
A: Man mener, at den indre kerne har omtrent samme temperatur som Solens overflade: ca. 5700 K (5400 °C).
Spørgsmål: Hvad er den indre kernes radius?
Svar: Ifølge seismologiske undersøgelser har den indre kerne en radius på ca. 1.220 km (760 mi).
Spørgsmål: Hvad menes den indre kerne at bestå af?
Svar: Man mener, at den indre kerne hovedsagelig består af en jern-nikkel-legering.
Spørgsmål: Hvem opdagede den indre kerne og hvordan?
Svar: Den indre kerne blev opdaget af Inge Lehmann i 1929 ved hjælp af seismologi. Lehmann studerede et stort jordskælv i New Zealand og så, at vibrationerne så ud til at bevæge sig gennem noget fast stof i planetens centrum, som hun kaldte den indre kerne.
Spørgsmål: Hvornår blev det endelig bevist, at den indre kerne eksisterer?
A: Eksistensen af den indre kerne blev ikke bevist før 1970, selv om Inge Lehmann skrev om den i mange år.
Spørgsmål: Hvad er trykket i Jordens indre kerne?
A: Trykket i Jordens indre kerne er ca. 3.500.000 atmosfærer.
Søge