Jordens inre är mer homogent än man tidigare trott

Manteln i jordens inre är kemiskt mycket mer homogen än vetenskapen tidigare trott. Det visare en studie om vulkanism, som publicerats i Nature Geoscience. De två forskarna, Matthijs Smit och Ellen Kooijman ligger bakom det geovetenskapliga detektivarbete som visar att lava på öar som Hawaii, Samoa eller Island har ett gemensamt ursprung i en kemiskt homogen del av jordens inre. Sina unika egenskaper får först lavan på vägen till jordytan.

– Upptäckten vänder bokstavligen upp och ner på vår uppfattning om så kallad hotspot-lava och den del av jordens inre som vi kallar manteln, säger Dr. Matthijs Smit, docent och Canada Research Chair vid University of British Columbias department of Earth, Ocean and Atmospheric sciences.

– På ett sätt är jordens lava mycket lik mänskligheten själv – en vackert diversifierad population med en gemensam förfader, som utvecklades olika beroende på vart den färdades.

Tillsammans med forskningskollegan Ellen Kooijman, chef för Naturhistoriska riksmuseets enhet för geovetenskap, har han kartlagt länken mellan lavaströmmar runt om i världen.

Jordens mantel utgör cirka 84 procent av jordens volym och ligger mellan den järnrika kärnan och jordskorpan vi lever på. Processer i manteln styr kontinenternas läge och jordens generella utseende. Att studera manteln är nyckeln till att förstå hur jorden fungerar och var vi kan hitta de naturresurser vi behöver för en grönare framtid.

Men manteln finns inte direkt exponerad vid ytan. Smit och Kooijman har istället undersökt den kemiska sammansättningen på lava för att bygga en förståelse för vad som händer i jordens inre.

Lava från manteln bryter igenom jordytan vid så kallade hotspots, där varmt mantelmaterial stiger uppåt och smälter. Olika lavor kan visa stora skillnader i sammansättning. Geologer har därför tidigare dragit slutsatsen att manteln är mycket heterogen. Man har trott att det finns olika ”mantelreservoarer”, var och en med sin egen ålder, sammansättning, plats och historia. De observationer som gjorts av Dr. Smit och Dr. Kooijman tyder på att förhållandena i manteln är helt annorlunda.

– Genom att titta på specifika kemiska element i lavornas beståndsdelar kunde vi urskilja de kemiska effekterna av olika processer som påverkar magmorna på deras väg mot ytan. Resultaten pekar på att all hotspot-lava faktiskt delar samma ursprungliga sammansättning, säger Matthijs Smit.

– Lavan ser bara olika ut eftersom magman interagerar med olika typer av jordskorpa när den stiger uppåt.

Ellen Kooijman gör en liknelse:

-Man skulle kunna jämföra magmans utveckling med tillredning av en soppa från en bas. All hotspot-lava verkar ha sitt ursprung i samma typ av magma, samma soppbas. Lavorna blir olika, inte för att de kommer från olika baser, utan för att olika ingredienser tillsätts på vägen, och det verkar ske ganska sent, när lavan har kommit nära ytan.

I sin jakt på hemligheterna bakom hotspot-lava snubblade Smit och Kooijman också över en spännande ny koppling till en ovanlig typ lava som finns på kontinenterna, så kallade ”kimberliter”. Dessa lavatyperna är unika eftersom de kommer från mycket stora djup och innehåller diamanter. Studien visar att de har samma magmaursprung som den hotspot-lava som finns på öar i haven.

-Upptäckten är revolutionerande när det gäller modeller för jordens kemiska utveckling och hur vi ser på den globala cirkulationen av jordens beståndsdelar, säger Matthijs Smit.

Enligt Ellen Kooijman förklarar modellen observationerna på ett enkelt sätt och öppnar upp för en myriad av nya hypoteser för global geokemisk forskning framöver.

Sebastian Kvist, chef för Naturhistoriska riksmuseets avdelning för forskning och samlingar, avslutar med att säga:

-Upptäckten är ett stort språng framåt i vår förståelse av vår värdefulla planet och är ett utmärkt exempel på den typ av innovativa forskning som vi bedriver på museet för att bättre förstå den naturen och världen runt omkring oss.

Finansiellt stöd för denna forskning tillhandahölls av Kanadas nationella vetenskaps- och ingenjörsråd.

För frågor kring studien kontakta gärna:

Ellen Kooijman; ellen.kooijman@nrm.se

För övriga frågor:

Åsa Peterson; asa.peterson@nrm.se; 073-679 47 71