Maalla on kaksiosainen sisäydin

Ti, 02/10/2015 - 18:04 Markus Hotakainen
Kuva: Lachina Publishing Services

Maapallo on rakenteeltaan periaatteessa yksinkertainen. Keskellä on ydin, sitä ympäröi vaippa ja koko komeuden kietoo pakettiin ohkainen kuori. Tosin jo vanhastaan on tiedetty, että ydin on kaksiosainen: sisimpänä on kiinteä sisempi ydin, eli sisäydin, ja sen ympärillä sula ulompi eli ulkoydin. Ja vaipasta löytyy myös sekä alempi että ylempi osa.

Nyt kuva on mutkistunut. Myös sisäydin on kaksiosainen: ulomman sisäytimen keskellä on sisempi sisäydin, jonka läpimitta on noin puolet sisäytimen koko halkaisijasta. Sisemmän tilavuus on siten noin kahdeksasosa ulomman sisäytimen tilavuudesta.

Jos kerroksia löytyy vielä lisää, lienee pakko keksiä uudenlaisia nimityksiä tai kukaan ei enää pysy kärryillä siitä, mistä osasta Maan sisusta kulloinkin puhutaan.

Tutkijat Illinois’n yliopistosta Yhdysvalloista ja Nanjingin yliopistosta Kiinasta ovat selvitelleet maanjäristyksissä syntyneiden resonoivien seismisten aaltojen avulla Maan sisuksissa vallitsevia olosuhteita. Menetelmä ei ole uusi, mutta aiemmin sitä on käytetty vain Maan pintakerrosten, ei sisimpien osien tutkimiseen.

Tutkimuksessa tarkkailtiin varsinaisten maanjäristysten sijasta niiden synnyttämiä seismisiä aaltoja, jotka kimpoilevat edestakaisin Maan sisuksissa. Vertailukohdaksi voi ottaa vellikellon, jota kumautetaan vasaralla. Vasaranisku vastaa maanjäristystä ja syntyvä ääni nyt tutkittuja seismisiä aaltoja.

Maailmanlaajuisen seismometriverkoston havainnot on kerätty vuosina 1992–2012. Ytimen läpi eri suuntiin kulkevien seismisten aaltojen kulkuajoissa todettiin olevan matalilla leveysasteilla suurimmillaan kymmenen sekunnin ero.

 

Ydin on kauttaaltaan lähes puhdasta rautaa, mutta sisemmän ja ulomman sisäytimen välillä on silti eroavaisuuksia: rautakiteet ovat suuntautuneet niissä eri tavoin. Ulommassa osassa kiteet ovat pohjois-etelä- eli Maan pyörimisakselin suuntaisia. Sisimmässä sisäytimessä niiden suunta sen sijaan yhtyy kuviteltuun akseliin, joka läpäisee Maan suunnilleen päiväntasaajan tasossa.

Kiteiden suuntaus on päätelty nimenomaan seismisten aaltojen etenemisnopeuksista niiden kulkiessa ytimen läpi. Ulommassa sisäytimessä nopeus on suurin, kun aallot kulkevat Maan pyörimisakselin suuntaisesti, kun taas sisemmässä osassa aallot etenevät vauhdikkaimmin, kun niiden kulkusuunta vastaa akselia, joka kulkee Väli-Amerikasta Kaakkois-Aasiaan.

Sisäydin on kokonaisuudessaan kooltaan melko vähäinen, paljon Kuuta pienempi. Silti sen ominaisuudet kertovat paitsi nykyisistä olosuhteista Maan sisuksissa, ja myös planeettamme syntyvaiheista. Pelkästään sisemmän ja ulomman sisäytimen erot saattavat paljastaa yksityiskohtia ytimen ja koko maapallon kehityksestä.

Geologian professori Xiaodong Songin (kuvassa yllä) johtaman ryhmän tutkimustuloksista kerrottiin Illinois’n yliopiston uutissivuilla ja ne on julkaistu Nature Geoscience -lehdessä (maksullinen julkaisu) 9. helmikuuta.