Noin 5 000 kilometriä jalkojesi alla on hehkuvan kuuma rauta-nikkelipallo. Sen halkaisija on 1 300 kilometriä. Kooltaan se vastaa pientä planeettaa.
Maan sisäydin tunnetaan huonosti, sillä sitä ei sattuneesta syystä ole päästy tutkimaan lähietäisyydeltä.
Nyt kiinalaistutkijat ovat tarkastelleet Maan ydintä maanjäristyksissä syntyvistä seismisistä aalloista, jotka kulkevat maapallon sisäosien läpi. Heidän havaintonsa ovat saaneet aikaan kiivaan keskustelun Maan sisuksista. Tutkimus on julkaistu Nature Geoscience -tiedelehdessä.
Järistykset paljastavat ytimen
Pekingin yliopiston tutkijat uskovat löytäneensä todisteita siitä, että Maan sisäytimen pyörimisliike on viime aikoina hidastunut ja nyt se on pysähtynyt kokonaan. Seuraavaksi on vuorossa pyörimissuunnan vaihto.
Kiinalaistutkijoiden päätelmä perustuu seismisten aaltojen kulkuajan muutoksiin. Tutkimuksessa analysoitiin maanjäristyksissä syntyneiden aaltojen liikkeitä 60 vuoden ajalta. Järistysaallot kulkevat Maan kuoren, vaipan ja ytimen läpi maapallon toiselle puolelle, ja niiden käyttäytymisestä voidaan tehdä päätelmiä Maan sisusten koostumuksesta ja tapahtumista.
Tutkijoiden mukaan vuoteen 2009 asti sisäydin pyöri hieman nopeammin kuin vaippa ja kuori. Sitten sisäytimen pyörimisliike hidastui niin, että se pyöri samaa tahtia kuin vaippa ja kuori, ja nyt näyttää siltä, että se on alkamassa pyöriä päinvastaiseen suuntaan.
Tutkijat: "Tämä ei ole ensimmäinen kerta"
Tutkijaryhmän mukaan maapallon rauta-nikkeliydin on vaihtanut pyörimissuuntaa ennenkin.
Seismisissä aalloissa näkyy myös 1970-luvun alussa outo muutos, joka tutkijoiden mukaan viittaa siihen, että sisäytimen pyörimisliikkeen suunnan vaihtuminen on osaa toistuvaa kuviota. Pyörimissuunta vaihtuu noin 70 vuoden välein.
LÄHDE MATKALLE: Maan sisus on kuin ääriolojen täytekakku
Maankuori muodostaa puolet Maan uloimmasta kiinteästä kerroksesta. Se käsittää sekä mantereet että merenpohjan. Maankuori sisältää eri aineita kuin sen alla oleva vaippa. Maankuoren aineet sisältävät muun muassa piitä, uraania ja kaliumia. Erityyppiset kivilajit ovat muodostuneet niistä monenlaisissa geologisissa prosesseissa.
Syvyys: 0–75 km
Lämpötila: 0–400 °C
Vaippa käsittää maankuoren ja ytimen välissä sijaitsevat kerrokset. Sen kemiallinen koostumus on melko yhtenäinen. Vaippa ulottuu litosfäärin alaosasta Maan ulompaan ytimeen asti. Vaipan alaosassa lämpötila on noin 4 000 astetta, ja osa lämmöstä välittyy ylöspäin. Maankuoren rajalla lämpötila on noin 500 astetta.
Syvyys: 75–2 900 km
Lämpötila: 500–4 000 °C
Ulompi ydin on nestemäinen. Se koostuu raudasta ja rautaan sitoutuvista alkuaineista, kuten nikkelistä. Maan magneettikenttä syntyy täällä nestemäisen aineksen virtauksista. Ulompi ydin on todettu nestemäiseksi seismisten tutkimusten perusteella. Sen on päätelty koostuvan raudasta laskemalla sen suhde Maan kokonaismassaan.
Syvyys: 2 900–5 000 km
Lämpötila: 4 000–4 500 °C
Sisempi ydin on kiinteä ja koostuu ulomman ytimen tavoin lähinnä raudasta ja nikkelistä. Myös suurin osa Maan jalometalleista (muun muassa kullasta ja platinasta) sijainnee täällä. Rautaytimen oletetaan muodostuneen noin 500 miljoonaa vuotta Maan syntymän jälkeen. On esitetty, että ydin on saattanut syntyä yhdestä valtavasta rautakiteestä.
Syvyys: 5 000–6 370 km
Lämpötila: 4 500–7 000 °C
Monta erilaista teoriaa
Maapallon sisäosien tapahtumat ovat tutkijapiireissä lievästi sanottuna kuuma aihe. Kiinalaistutkijat eivät ole suinkaan ensimmäisiä, jotka esittävät uusia teorioita Maan sisimpien osien liikkeistä. Esimerkiksi vuonna 2004 yhdysvaltalaisen Columbian yliopiston tutkijat esittivät, että Maan sisäydin pyörii nopeammin kuin Maan kuori. Vuonna 2011 puolestaan brittiläisen Cambridgen yliopiston tutkimuksessa tultiin siihen tulokseen, että sisäydin pyörii paljon hitaammin kuin on luultu.
Vuonna 2021 planeetan ydin oli taas tiedeuutisessa. Silloin Etelä-Kalifornian yliopiston tutkijat esittivät, että sisäydin vaihtaa pyörimissuuntaa kuuden vuoden välein.
Nykytieteen käsityksen maapallon sisuksista perustuvat pitkälti tanskalaisen seismologin ja geofyysikon Inge Lehmannin tutkimuksiin. Hän eli vuodesta 1888 vuoteen 1993 ja omisti suuren osan elämäänsä maanjäristysaaltojen tutkimukselle. Hän päätteli jo vuonna 1936, että maapallon on kiinteä ydin, joka pyörii muita kerroksia nopeammin.
Lehmannin havainto oli suuri läpimurto, joka mullisti näkemyksen maapallon rakenteesta. Naisena Lehmann ei kuitenkaan juuri saanut osakseen arvostusta kotimaansa miesvaltaisissa tutkijapiireissä. Sen sijaan hän teki merkittävän tieteellisen uran Yhdysvalloissa. Vasta 1960-luvulla hänen tieteelliset saavutuksensa huomioitiin muun muassa Kööpenhaminan yliopiston kunniatohtorin arvolla.
"Tiedämme enemmän Auringosta kuin Maasta"
Kiinalaistutkijoiden teoria sisäytimen 70 vuoden pyörimissykleistä on saanut osakseen myös epäilyjä. Se ei sisällään oleva poikkeuksellista, sillä teorioita on monia ja ne ovat keskenään ristiriitaisia.
Tutkijoiden erimielisyys on ymmärrettävää, huomauttaa Tanskan teknillisen yliopiston geomagnetismin ja avaruustutkimuksen professori Chris Finlay, joka on tutkinut Maan sisuksia magneettikenttien ja satelliittimittausten perusteella.
"Ytimen sisäosa on se kappale maapalloa, josta tiedämme kaikkein vähiten. Itse asiassa tiedämme enemmän Auringosta kuin Maan ytimestä. Sen tutkiminen on vaikeaa, kun meidän ja ytimen välillä on 5 000 kilometriä kiveä ja sulaa metallia."
Kuin diagnoosi ilman näytteenottoa
Tutkimuskohteen vaikeapääsyisyyden vuoksi Maan ydintä joudutaan tutkimaan epäsuorien havaintojen, esimerkiksi seismisten aaltojen ja Maan magneettikentän muutosten pohjalta. Finlayn mukaan tilanne on sama kuin jos sisäelimissä olevaa sairautta yritettäisiin diagnosoida ilman, että siitä päästään ottamaan kudosnäytettä. Siksi hän ei ole valmis julistamaan viimeisintä tutkimustietoa lopulliseksi totuudeksi Maan sisuksista.
"Tämä tutkimus on osa pitkää prosessia, jossa yritetään päästä jyvälle siitä, mitä Maan ytimessä tapahtuu. Tarina ei lopu tähän."
Miksi sitten meidän pitäisi olla kiinnostuneita siitä, mitä tapahtuu hehkuvan kuumassa kolossa tuhansien kilometrien syvyydessä Maan pinnan alla? Finlayn mukaan sen pitää kiinnostaa siksi, että ytimen tapahtumat vaikuttavat Maan magneettikenttään, joka suojaa meitä tappavalta kosmiselta säteilyltä.
"Maan magneettikentän luovat kiinteää sisäydintä ympäröivän nestemäisen ulkoytimen liikkeet. Ulkoydin on kuin meri, jossa velloo kuuma metalli. Sen pyörteet vaikuttavat myös sisäytimeen. Ytimet osat ovat tiivis kaksikko, joten sisemmän osan liikkeet vaikuttavat läheisesti siihen, mitä Maan magneettikentälle tapahtuu."