Ydin, vaippa ja kuori

Ari Brozinski

Kolme kerrosta

Kuoren kehittyessä saavutti planeettamme nykyisenkaltaisen alkuainekoostumuksen. Alkuaineisiin perustavan kemiallisen jaon mukaan maapallo voidaan jakaa neljään osaan: ulko- ja sisäytimeen, vaippaan sekä kuoreen. Jokaista osaa luonnehtii omanlaisensa koostumus ja olosuhteet.

Mitä löytyy Maan ytimestä?

Ydin muodostaa maapallon massasta lähes kolmanneksen, 32 %, ja tilavuudesta 15 %. Ydin on jaettu kahteen osaan, sisempään ja ulompaan ytimeen. Molemmat ytimet koostuvat pääosin raudasta ja nikkelistä. Noin 2900 kilometrin syvyydeltä alkava ulkoydin on sulassa tilassa. Kiinteä sisempi ydin alkaa 5200 km syvyydeltä ja jatkuu aina Maan keskipisteeseen asti 6400 kilometrin syvyyteen. Maan sisempi ydin on kiinteässä tilassa sillä siellä vallitseva äärimmäisen korkea paine (jopa 360 GPa tai 3,6 miljoonaa kertaa ilmakehän paine) estää raudan sulamisen. Kiinteä tila on todettu mm. seismisillä mittauksilla. Rauta- ja nikkelipitoinen koostumus taas selittyy esimerkiksi Maan magneettikentällä.

Mistä vaippa muodostuu?

Vaippa muodostaa suuren osan sekä maapallon tilavuudesta, 84 %, että massasta, 67 %. Vaipan alaraja on noin 2900 kilometrin syvyydessä ja se ulottuu aina 40 kilometrin syvyyteen asti. Vaippa on pääosin kiinteässä olomuodossa olevaa materiaalia, joka differentaation yhteydessä oli liian raskasta jäädäkseen pinnalle, mutta liian kevyttä vajotakseen Maan ytimeen. Vaipan kemiallisessa koostumuksessa on runsas määrä erilaisia alkuaineita, joista suurin osa on erilaisia hapen, magnesiumin, raudan ja piin yhdisteitä.

Kuoren anatomia

Maapallon ylin kerros koostuu kuoresta. Se muodostaa alle prosentin maan kokonaistilavuudesta , ja kuoren massa on 0,4 % maapallon kokonaismassasta. Kuori koostuu mantereisista ja merellisistä osista. Mantereisen kuoren paksuus on keskimäärin 40 km, mutta merellinen kuori on tätä paljon ohuempi.

Maan kuori sisältää kohtalaisen kevyitä materiaaleja, joilla on alhainen sulamispiste. Tällaisia ovat esimerkiksi yhdisteet, jotka ovat muodostuneet piistä, alumiinista, kalsiumista, hapesta ja raudasta. Vaikka Maan massasta onkin rautaa yli kolmannes (35 %) on siitä suurin osa keskittynyt maan sisempiin osiin differentaation yhteydessä. Mantereellista kuorta peittää yleensä löyhä sedimenttikerros, jonka keskipaksuus on 0,45 km.

 

Maan kokonaiskoostumus

Maapallon rakenteen tarkastelu osoittaa, että alkuaineet ovat jakautuneet epätasaisesti planeettamme eri kerroksiin. Koko planeetan koostumus on esitetty oheisessa piirakkakaaviossa. Neljä alkuainetta, rauta, happi, pii ja magnesium, muodostavat ylivoimaisesti suurimman osan planeetastamme. Seuraavat neljä yleisintä alkuainetta, nikkeli, rikki, kalsium ja alumiini, muodostavat maapallosta kukin yhden–kahden prosentin osuuden. Loput alkuaineet (esimerkiksi kulta, hopea, platina ja tina) muodostavat yhteensä alle yhden prosentin.

Lähteet:

Lehtinen, M., Nurmi, P. ja Rämö, T. 1998: Suomen kallioperä: 3000 vuosimiljoonaa. Suomen geologinen seura. Helsinki.

Marshak, S. 2004: Earth: portrait of a planet, 2nd ed. W.W Norton and Company. USA.

McDonough, W. F. 2000: The Composition of The Earth. Department of Earth and Planetary Sciences, Harvard University.

Middlemost, E. 1997: Magmas Rocks and Planetary Development: A survey of magma/igneous rock systems. Addison Wesley Longman Limited. Singapore.

Press, F., Siever, R., Grotzinger, J. ja Jordan, T.H. 2003: Understanding Earth, 4th ed. W.H. Freeman and Company. USA.