Kuten kaikki muutkin maanpäälliset planeetat , (Merkurius, Venus ja Mars) Maa koostuu monista kerroksista. Tämä on seurausta planeettojen erilaistumisesta, jossa tiheämmät materiaalit vajoavat keskelle muodostaen ytimen, kun taas kevyempiä materiaaleja muodostuu ulkopuolelle. Ydin koostuu pääasiassa raudasta ja nikkelistä, kun taas maan ylempi kerros koostuu silikaattikivestä ja mineraaleista.
Tämä alue tunnetaan vaipana, ja se muodostaa suurimman osan maapallon tilavuudesta. Liike tai konvektio tässä kerroksessa on vastuussa myös kaikesta maapallon vulkaanisesta ja seismisestä aktiivisuudesta. Tiedot vaipan rakenteesta ja koostumuksesta ovat joko geofysikaalisen tutkimuksen tulosta tai vaipasta peräisin olevien kivien tai merenpohjan paljastuneen vaipan suorasta analyysistä.
Määritelmä:
Keskimääräinen 2 886 kilometrin (1 793 mailia) paksuisesta silikaattikivimateriaalista koostuva vaippa sijaitsee maankuoren ja sen ylemmän ytimen välissä. Vaippa muodostaa 84 tilavuusprosenttia maapallon tilavuudesta verrattuna 15 prosenttiin ytimessä ja loput maankuoresta. Vaikka se on pääosin kiinteää, se käyttäytyy kuin viskoosi neste, koska lämpötilat ovat lähellä tämän kerroksen sulamispistettä.
Maan kerrokset, erilaistunut planeettakappale. Luotto: Wikipedia Commons / Surachit
Tietomme ylemmästä vaipasta, mukaan lukien tektoniset levyt, on peräisin maanjäristysaaltojen analyyseistä; lämpövirta-, magneetti- ja painovoimatutkimukset; ja laboratoriokokeet kivillä ja mineraaleilla. 100-200 kilometriä maanpinnan alapuolella kiven lämpötila on lähellä sulamispistettä; joidenkin tulivuorten purkaama sula kivi on peräisin tältä vaipan alueelta.
Rakenne ja koostumus:
Vaippa on jaettu osiin, jotka perustuvat seismologian tuloksiin. Nämä ovat ylempi vaippa, joka ulottuu noin 7-35 km (4,3-21,7 mailia) pinnasta 410 km:n (250 mailin) syvyyteen; siirtymävyöhyke, joka ulottuu 410–0 660 kilometriä (250–410 mailia); alempi vaippa, joka ulottuu 660 km:stä 2891 km:n (410-1796 mailia) syvyyteen; ja ydin-vaipan raja, jonka paksuus vaihtelee (keskimäärin ~200 km tai 120 mailia).
Ylävaipassa erotetaan kaksi päävyöhykettä. Sisempi niistä on sisäinen astenosfääri, joka koostuu muovista virtaavasta kalliosta, jonka keskipaksuus on noin 200 km (120 mailia). Ulompi vyöhyke on litosfäärin alin osa, joka koostuu jäykästä kalliosta ja on noin 50-120 km (31-75 mailia) paksu.
Litosfäärin yläosa on maankuori, ohut kerros, joka on noin 5–75 km (3,1–46,6 mailia) paksu ja jonka vaipasta erottaa Mohorovicin epäjatkuvuus (tai 'Moho', jonka määrittelee maanjäristysaaltojen nopeuden jyrkkä nousu).
Maan sisäinen rakenne. Luotto: Wikipedia Commons/Kelvinsong
Joissakin paikoissa valtameren alla vaippa on todella paljastunut. Maalla on myös muutamia paikkoja, joissa vaippakiveä on työntänyt pintaan tektonisen toiminnan seurauksena, joista tärkeimmät ovat Tablelandsin alue Gros Mornen kansallispuistossa Newfoundlandissa ja Labrador Kanadassa, St. John's Island Egyptissä tai Zabargadin saari. Punaisellamerellä.
Alkuaineistaan vaippa koostuu 44,8 % hapesta, 21,5 % piistä ja 22,8 % magnesiumista. Siellä on myös rautaa, alumiinia, kalsiumia, natriumia ja kaliumia. Nämä alkuaineet ovat kaikki sitoutuneet yhteen silikaattikivien muodossa, jotka kaikki ovat oksideja. Yleisin on piidioksidi (SiO2) 48 %, jonka jälkeen magnesiumoksidi (MgO) 37,8 %. Esimerkkejä kivistä, joita saatat löytää vaipan sisältä, ovat oliviini, pyrokseenit, spinelli ja granaatti.
Konvektio:
Maan pinnan ja ulkoytimen välisen lämpötilaeron vuoksi vaipassa on konvektiivinen materiaalikierto. Tämä koostuu Maan silikaattivaipan hitaasta, hiipivästä liikkeestä pinnan poikki, kuljettaen lämpöä maan sisältä pintaan. Kun kuuma materiaali nousee pintaan, viileämpi, raskaampi materiaali uppoaa alle.
Tyynenmeren tulirengas, vulkaanisten alueiden sarja, joka ulottuu Etelä-Tyynenmerestä Etelä-Amerikkaan. Luotto: Public Domain
Litosfääri on jaettu useisiin levyihin, joita syntyy ja kulutetaan jatkuvasti vastakkaisilla levyrajoillaan. Materiaalin liikettä alaspäin tapahtuu subduktiovyöhykkeillä, paikoissa konvergoituvilla levyrajoilla, joissa vaippakerros liikkuu toisen alla. Kasvua tapahtuu, kun materiaalia lisätään laatan kasvaviin reunoihin, mikä liittyy merenpohjan leviämiseen.
Tämän kaoottisen prosessin uskotaan olevan olennainen osa laattojen liikettä, mikä puolestaan aiheuttaa mantereiden ajautumista. Subductoitunut valtameren kuori on myös se, mikä aiheuttaa vulkanismia, kuten osoitti Tyynenmeren tulirengas .
Tutkimus:
Vaipan tieteellisiä tutkimuksia ja tutkimusta tehdään yleensä merenpohjassa johtuen valtameren kuoren suhteellisesta paksuudesta mannermaiseen kuoreen verrattuna. Ensimmäinen vaippatutkimusyritys (tunnetaan nimellä Project Mohole) saavutti syvimmän tunkeutumisen noin 180 metriin (590 jalkaa). Se hylättiin vuonna 1966 toistuvien epäonnistumisten ja kustannusten ylityksen jälkeen.
Vuonna 2005 valtameren porausalusJOIDES-resoluutiosaavutti porausreiän, joka oli 1 416 metriä (4 646 jalkaa) syvällä merenpohjan alapuolella. Vuonna 2007 tutkijaryhmä Yhdistyneen kuningaskunnan tutkimusaluksella RRSJames Cooksuoritti tutkimuksen esillä olevasta vaipan osasta Kap Verdrin saarten ja Karibianmeren välissä.
Tieteellinen porausalus JOIDES Resolution, kuvassa merellä vuonna 2009. Luotto: William Crawford/IODP/TAMU
Viime vuosina on ehdotettu menetelmää maapallon kerrosten tutkimiseksi käyttämällä pientä, tiheää, lämpöä tuottavaa luotain. Tämä sulaisi tiensä kuoren ja vaipan läpi ja kommunikoisi akustisten signaalien kautta, jotka syntyy sen tunkeutumisesta kiviin. Luotain koostuisi volframista tehdystä ulkokuoresta, jonka ydin on koboltti-60, joka toimii radioaktiivisena lämmönlähteenä.
On laskettu, että tällainen luotain saavuttaa valtameren Mohon alle kuudessa kuukaudessa ja saavuttaa reilusti yli 100 km:n (62 mailin) minimisyvyyden muutamassa vuosikymmenessä sekä valtameren että mannerlitosfäärin alla. Vuonna 2009 supertietokonesovellus loi simulaation, joka antoi uutta käsitystä mineraaliesiintymien jakautumisesta vaipan kehittymisestä 4,5 miljardia vuotta sitten.
Vaikka Maan vaippaa ei ole vielä tutkittu missään merkittävässä syvyydessä, viime vuosisatojen epäsuorista tutkimuksista on opittu paljon. Kun ihminen tutkii aurinkokuntaa, opimme varmasti lisää maanpäällisistä planeetoista, niiden geologisesta käyttäytymisestä ja muodostumisesta.
Olemme kirjoittaneet monia artikkeleita Maan sisusta täällä Universe Today -sivustolla. Tässä yksi aiheesta Maan vaippa , Maan sisäisen, sisäisen ytimen löytäminen , Mikä on ero Magman ja Lavan välillä ja artikkeli siitä, miten Maan ydin pyörii nopeammin kuin sen kuori .
Lisätietoja on osoitteessa Yhdysvaltain geologinen tutkimuslaitos (USGS) .
Astronomy Castilla on myös jaksot aiheesta. Kuuntele se täältä, Jakso 51: Maa .