Det syder og bobler i jordas indre, men hvor lenge kan det fortsette?  (Foto: Pavel Chagochkin, Shutterstock, NTB scanpix)
Det syder og bobler i jordas indre, men hvor lenge kan det fortsette? (Foto: Pavel Chagochkin, Shutterstock, NTB scanpix)

Spør en forsker: Hvorfor er jorda fortsatt varm og glødende innvendig?

Før eller senere går planeten vår tom for varme, men hvorfor har det ikke skjedd allerede?

Published

Hvor dypt kan vi bore?

På tross av vår store interesse for og fascinasjon av jordas indre har vi i dag bare boret 12 kilometer dypt i jordens overflate.

Det svarer noenlunde til dybden på Marianegropen eller bare 0,2 prosent av den totale dybden ned til jordens sentrum, hele 6371 kilometer under oss.

Grunnen til at vi ikke har boret oss dypere ned, er at det er veldig dyrt, forklarer Kristoffer Szilas.

Han legger til at det finnes en del tekniske problemer med slike prosjekter.

En alternativ rute ned til mantelen er gjennom en såkalt forkastningssone i havet, der to tektoniske plater deler seg. Prosjektet Integrated Ocean Drilling Program forsøker denne metoden.

Gjennom filosofi, religion og romreiser søker vi mennesker svar på alt det vi ikke forstår.

Trollbundne og fascinert av de intellektuelle disiplinene glemmer vi hvor lite vi egentlig vet om de tingene som foregår rett under fotsålene våre – i jordas indre.

Men heldigvis blir vi minnet på dette takket være følgende spørsmål fra Sebastian, en av videnskab.dks lesere:

– Hvordan kan det stemme at jorden er glødende innvendig og ikke for lengst avkjølt? Hvis det er snakk om termonukleære prosesser, et slags atomkraftverk midt inne i jorden som er varmekilden, hvorfor er ikke drivstoffet for lengst brukt opp?

Det er gode spørsmål, så vi sender dem videre til to forskere som kan oppklare saken.

Kort fortalt: jordas historie

Før vi kommer fram til svarene, bør vi nok risse opp hvordan jorda er bygget opp, og hvordan den har blitt til.

Jorda består grovt sett av en skorpe, en mantel og en kjerne:

  1. Skorpen er det ytterste laget. Det er her alle levende organismer finnes. Skorpen er forholdsvis tynn, og den er fast, i motsetning til mantelen og kjernen. Skorpen er 5–10 kilometer tykk under havene og 70 kilometer tykk under kontinentene.
  2. Under skorpen ligger mantelen, som igjen er delt i tre lag; den øvre, mellomste og nederste mantelen. Hele mantelen strekker seg fra sitt ytterste lag, der dybden som nevnt er mellom 5 og 70 kilometer, og hvor de faste tektoniske platene glir rundt på det underliggende, myke og flytende mellomste laget, og til det nederste laget som går ned til en dybde på om lag 2880 kilometer, og som er fast på grunn av høyt trykk.
  3. Under mantelen finner vi kjernen, som er delt opp i et ytre og indre lag, som begge primært består av jern. Den ytre kjernen er om lag 2257 kilometer tykk, er flytende og varm og strekker seg fra 2900 til 5150 kilometer i dybden. Den indre kjernen er fast på grunn av det voldsomme trykket og strekker seg fra 5150 til 6371 kilometer i dybden.

Jorda ble skapt gjennom en kollisjon av en masse store klumper av metall som krom, jern og nikkel som alle trakk  seg sammen mot jordens sentrum på grunn av tyngdekraften.

Alle sammenstøtene, sammen med visse radioaktive isotoper, varmet opp klumpene slik at de smeltet sammen og skapte kjernen i jorda.

Senere har skorpen blitt dannet ved smelting av mantelen, som på den måten har fått sin nåværende sammensetning.

Jorda har en utløpsdato

Nå kan vi kaste oss over Sebastians spørsmål, som det imidlertid ikke finnes et enkelt svar på.

Kenni Dinesen Petersen, som er geolog ved Aarhus Universitet i Danmark, forteller:

– Det er et godt spørsmål. Svaret forutsetter en del ting vi geofysikere og geokjemikere fortsatt ikke helt har orden på.

Det er riktig at jorda kjøles gradvis ned, forteller han.

Det bekrefter geolog Kristoffer Szilas fra Københavns Universitet.

De to forskerne peker imidlertid på at det går veldig sakte.

Jordas indre som energikilde

Solen eksploderer og sluker jorden før jordens kjerne avkjøles, forteller Kristoffer Szilas. (Foto: Igor Zh. / Shutterstock / NTB scanpix)
Solen eksploderer og sluker jorden før jordens kjerne avkjøles, forteller Kristoffer Szilas. (Foto: Igor Zh. / Shutterstock / NTB scanpix)

Jordas varme stammer fra to kilder:

  1. Dels kollisjoner mellom de asteroidene som dannet kloden vår.
  2. Dels naturlig nedbryting av radioaktive grunnstoffer.

Vi har altså en slags atomkraftverk i jordas indre.

Grunnen til at «drivstoffet» fortsatt ikke er brukt opp, er at energien er vanskelig å utnytte.

I tillegg har vi en energikilde over oss: sola.

– Varmen fra jordas indre utgjør bare 0,03 prosent av det totale energibudsjettet ved jordas overflate, resten domineres faktisk av solstråling, forklarer Kristoffer Szilas.

Gjennom geotermiske anlegg har vi imidlertid klart å utvinne energi fra jordas indre, men bare i en veldig liten grad.

Vi utnytter altså bare en brøkdel av den mengden energi som finnes i mantelen, ifølge Szilas.

En uendelig runddans

Grunnen til at jorda avgir så lite energi og varme til overflaten, er at det tar lang tid før den kan ledes gjennom mantelen.

For å forstå dette skal vi stifte bekjentskap med begrepet konveksjon.

Konveksjon er en bevegelse i væske eller gass – i denne forbindelsen i jordas mantel – når det skjer endringer i temperaturen.

Konveksjon er en ganske vanlig kjemisk prosess, som for eksempel finner sted når man koker vann. (Foto: Fouad A. Saad / Shutterstock / NTB scanpix)
Konveksjon er en ganske vanlig kjemisk prosess, som for eksempel finner sted når man koker vann. (Foto: Fouad A. Saad / Shutterstock / NTB scanpix)

Vi kjenner det fra lavalamper eller varm grøt på kokeplaten.

Du kan forestille deg at når noe avkjøles på overflaten, kjøles det ned, slik at tettheten stiger. Det kalde materialet synker ned og bytter plass med det varmere materialet.

Denne omrøringen gjør at avkjølingen kan gå mye raskere, forklarer Kenni Dinesen Petersen, som sammenligner med da han i morges rørte rundt i sin datters havregrøt for at den skulle bli raskere kald.

– Konveksjonen er avgjørende for å bestemme hvor raskt avkjølingen foregår, legger han til.

Avkjøling skjer først om 300 milliarder år

Etter hvert som jorda kjøles ned, går konveksjonsbevegelsene saktere, siden mantelen blir mer tyktflytende.

En dag vil konveksjonen, og dermed også platetektonikken, stanse.

Dette kan ha skjedd allerede for mindre planeter, måner og asteroider – men for jorda er det lang vei igjen.

En avkjølingen av jordas flytende mantel vil altså ikke ha skjedd før om om lag 300 milliarder år, mener Petersen.

Har det skjedd på Mars?

En av årsakene til at leseren spurte om jordas indre, var at han mente Mars også må ha vært varm en gang, men at den nå er avkjølt.

Det er imidlertid ikke helt riktig.

Mars er en kald planet med en gjennomsnittstemperatur på minus 63 grader på overflaten, men det betyr faktisk ikke at den er fullt og helt avkjølt og fast i det indre – selv om den er fastere og kaldere enn jorda.

– Mars har fortsatt en delvis flytende metallisk kjerne, og mantelen har vært like radioaktiv som jorda, forklarer Kristoffer Szilas.

Mars har ikke tektoniske plater

Man vet ikke sikkert hvorfor Mars ikke er like radioaktiv som jorda lenger.

– En mulig forskjell på Mars og jorda er tektoniske plater som blant annet skaper direkte forbindelser mellom den flytende mantelen og overflaten, blant annet ved vulkanutbrudd, forklarer Kenni Dinesen Petersen.

På Mars har det ikke vært vulkanutbrudd på 400 millioner år, og det finnes ikke tektoniske plater.

Et viktig spørsmål er om det fortsatt er konveksjon i planetens indre. Kanskje ligger konveksjonsstrømmene så dypt at de ikke har påvirket skorpen, forteller Petersen, som legger til at forskjellen også kan skyldes at Mars er mindre enn jorda.

Selv om det ikke skulle finnes konveksjon på Mars, kan vi se at det fortsatt strømmer varme ut av planetens overflate.

Denne varmestrømmen svarer til om lag en fjerdedel av jordens gjennomsnittlige varmestrøm, og det er et uttrykk for at Mars heller ikke er avkjølt enda.

NASA sender i mai i år av sted en Mars-sonde som kanskje kan være med på å forbedre forståelsen vår av disse forholdene.

Mars er en kald planet, men det betyr ikke at mantelen er helt avkjølt. Faktisk siver det fortsatt varme fra planetens indre og opp til overflaten. (Foto: Jurik Peter / Shutterstock / NTB scanpix)
Mars er en kald planet, men det betyr ikke at mantelen er helt avkjølt. Faktisk siver det fortsatt varme fra planetens indre og opp til overflaten. (Foto: Jurik Peter / Shutterstock / NTB scanpix)

Ingen grunn til panikk

Når alt kommer til alt er det foreløpig ingen grunn til å være redd for at jordas indre atomkraftverk stopper opp.

– Solen vil sluke jorda før jorda går tom for varme, forteller Kristoffer Szilas.

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.