Hva er tre forskjeller mellom øvre og nedre mantel?

Jorden er en dynamisk planet. Den er laget av lag: skorpen, kappen og kjernen. Selve kappen er en interessant sone, med forskjeller mellom øvre og nedre kappe. Det hjelper å lære definisjonen av øvre og nedre mantel, sammen med deres forskjellige egenskaper, for å bedre forstå jordens geologiske oppførsel.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

Mantelen er laget av jordens indre mellom skorpen eller overflaten og den innerste kjernen. Den øvre og nedre kappen skiller seg fra hverandre når det gjelder plassering, temperatur og trykk.

Du husker kanskje å lage en modell av jorden i grunnskolen av leire. Den modellen ville ha en utskjæring, som sannsynligvis viser tre forskjellige lag: skorpe, kappe og kjerne. Den sanne naturen til jordens indre sammensetning er imidlertid mer kompleks.

Det ytterste, tynne laget som kalles skorpen, er hjemmet til liv på jorden. Det er overflaten du går på, og fjellene og andre landskap du ser. Så stort som dette laget kan virke, utgjør skorpen bare omtrent 1 prosent av planeten.

Mantelen ligger under skorpen. Denne regionen utgjør omtrent 84 prosent av jorden. Skorpen og en del av den øvre kappen beveger seg på grunn av konveksjon fra varmen i jordens indre. Dette kalles platetektonikk. Denne bevegelsen av tektoniske plater forårsaker jordskjelv og danner fjell. Varme genereres fra det radioaktive forfallet av elementer dypt inne i jorden. Over tid endret denne konvektive handlingen arrangementet av kontinentene. Den gradvise stigningen og fallingen av materialet i kappen kan frembringe magma gjennom vulkaner som bryter ut. Mellom den øvre kappen og kjernen ligger den nedre kappen.

Under den nedre kappen utgjør kjernen jordens sentrum og inneholder hovedsakelig jern og nikkel. Det ytterste laget er flytende, men det innerste laget er solid på grunn av utrolig trykk. Denne kjernen antas å rotere raskere enn andre lag på planeten. Det antas også å bestå hovedsakelig av jern, men nye funn avslører merkelig oppførsel av mineraler. Forskere tror kilden til jordens magnetfelt stammer fra den konvektive virkningen av den smeltede ytre kjernen, som kan fortrenge strømende strøm.

Den øvre manteldefinisjonen er ganske enkelt laget like under jordskorpen. Mantelsammensetningen består for det meste av faste silikater. Det er imidlertid områder som er smeltet. Den øvre kappen sies derfor å være tyktflytende, med både faste og plastiske egenskaper. Den øvre kappen, sammen med skorpen, består av det som kalles litosfæren. Litosfæren er omtrent 200 kilometer tykk. Det er her de tektoniske platene eksisterer. Under litosfæren finner du astenosfæren. Litosfæren glir i hovedsak over astenosfæren som en serie tektoniske plater. Dybden på den øvre kappen varierer fra 403 til 660 km. På denne dybden kan berg flyte til magma. Magma stiger deretter på grunn av konveksjon, og når den sprer seg, danner den havbunnsskorpen. Denne mest silikatmigmaen inneholder også oppløst karbondioksid. Denne kombinasjonen resulterer i at bergarter smelter ved lavere temperaturer enn de ville gjort uten karbondioksid.

Definisjonen av den nedre kappen er regionen inne i jorden som ligger under den øvre kappen. På dette nivået er det mye større trykk enn i den øvre kappen, så den nedre kappen er mindre tyktflytende. Den nedre kappen alene utgjør omtrent 55 prosent av jordens volum. Den nedre kappen er omtrent 410 til 1796 miles (eller 660 til 2891 km) dyp. Overdelen, like under den øvre kappen, utgjør overgangssonen. Grensen til kjerne-kappe er definert på det nedre kappens dypeste punkt. Den nedre kappesammensetningen består av jernrikt perovskitt, et ferromagnesisk silikatmineral som er det rikeste silikatmineralet på jorden. Men forskere tror nå at perovskitt eksisterer i forskjellige stater, avhengig av temperaturen og trykket i den nedre kappen. Den nedre kappen opplever ekstraordinære trykk som påvirker oppførselen til mineraler. En fase av perovskitt ville ikke ha jern, for eksempel, en annen mulig fase vil være rik på jern og ha en sekskantet struktur. Dette kalles H-fase perovskitt. Forskere fortsetter å undersøke muligens eksotiske, nye mineraler dypt inne i nedre kappe. Det er klart at denne regionen lover spennende nye funn i årene som kommer.

Vitenskapen om seismologi hjelper forståelsen av den indre strukturen på jorden. Dataene fra seismologi kan gi data om kappens dybde, trykk og temperatur og endringene i mineralene som følge av disse. Forskere kan studere kjennets egenskaper via den seismiske bølgehastigheten etter jordskjelv. Disse bølgene beveger seg raskere i tettere materiale, der det er større dybde og trykk. De kan studere endringene i kappens elastiske kvaliteter ved grenser som kalles seismiske diskontinuiteter. Seismiske diskontinuiteter representerer plutselige hopp i seismiske bølgehastigheter over en grense. Der perovskitt kan bli funnet i kappen, er det en seismisk diskontinuitet som skiller den nedre kappen fra den øvre kappen. Med disse forskjellige metodene, samt laboratorieeksperimenter og simuleringer, er det mulig å sammenligne og kontrastere de to øvre lagene i kappen. Det er tre forskjellige forskjeller mellom øvre og nedre kappe.

Den første forskjellen mellom øvre og nedre kappe er deres beliggenhet. Den øvre kappen grenser til skorpen for å danne litosfæren, mens den nedre kappen aldri kommer i kontakt med skorpen. Det er faktisk funnet at den øvre kappen inneholder tårer i visse områder, for eksempel den indiske tektoniske platen, hvis kollisjon med den asiatiske tektoniske platen har forårsaket mange ødeleggende jordskjelv. Disse riftene forekommer flere steder i øvre kappe. Områdene med skorpe over disse tårene utsettes for mer av kappens varme enn andre områder, og i de områdene med varmere skorpe er ikke jordskjelvene like vanlige. Bevisene fra forskningen antyder at skorpe og øvre kappe i Sør-Tibet er sterkt koblet. Informasjon som denne kan hjelpe deg med risikovurdering av jordskjelv.

Temperatur er en av forskjellene mellom de to øvre lagene på kappen. Temperaturen på den øvre kappen varierer fra 932 til 1652 grader Fahrenheit (eller 500 til 900 grader Celsius). Den lavere kappetemperaturen når derimot over 7,230 grader Fahrenheit eller 4000 grader Celsius.

Trykk er en stor forskjell mellom øvre og nedre kappe. Viskositeten til den øvre kappen er større enn viskositeten til den nedre kappen. Dette er fordi det er mindre trykk i øvre kappe. Trykket på den nedre kappen er langt større. Faktisk varierer trykket i den nedre kappen fra 237 000 ganger atmosfæretrykk til et høyt som 1,3 millioner ganger atmosfæretrykk! Mens temperaturen er langt høyere i nedre kappe og kan smelte bergarter, forhindrer det større trykket mye smelting.

Det er viktig å studere egenskapene til jordlagene, for å forstå bedre hvordan deres interaksjon påvirker livet på overflaten. Bedre kunnskap om øvre og nedre kappe kan hjelpe til med jordskjelvrisiko. Geologer kan lære mer om viskositeten til smeltende bergarter og deres egenskaper under økende trykk og dybde. Å forstå jordens lag hjelper også til å bestemme hvordan jorden ble dannet. Mens folk ennå ikke kan rykke dybden på jorden slik de kan hav og rom, gjør forskere det mulig å forutsi de eksotiske egenskapene til øvre og nedre kappe.