Jordens utveckling i ett nötskal

Mikko Turunen, tarkistanut Elina Lehtonen 2025. Översatt av Anna Saukko 2025.

I början fanns en massklump

Jordens utveckling startade när planeten började bildas tillsammans med resten av solsystemet ur sammanfogade planetesimaler för omkring 4,6 miljarder år sedan. Planetesimalerna, som uppstod ur det material som blev över efter solens födelse, började dra till sig partiklar från den omgivande rymden och bildade planeter. Planeternas struktur påverkades av deras avstånd från solen: stenplaneterna bildades nära solen, gasplaneterna längre bort. Till en början var det som skulle bli vår planet en sval, lös massklump som liknade ett konglomerat.

Jorden började dock värmas upp av tre orsaker:

• Partikelbombardemang, där kollisionerna skapade värme
• Gravitationen pressade ihop massklumpen till en allt mindre volym och höjde temperaturen
• Radioaktiva ämnens sönderfall producerade värme, en process som fortfarande pågår i jordens inre

Från massklump till planet

Den unga jorden var orolig och het. Vid varje kollision med partiklar omvandlades rörelseenergi till värme. Även om mycket av värmen försvann ut i rymden bidrog partiklarna till att öka planetens massa. Den växande massan förstärkte dragningskraften och drog till sig ännu fler partiklar från den omgivande rymden, vilket ytterligare ökade massan. Partiklar från allt längre avstånd kolliderade med ytan i allt snabbare takt. Kollisionernas värme begravdes under nya lager av partiklar.

De inre delarna av planeten pressades samman av den växande massan på ytan. Trycket i jordens inre frigjorde energi som värme. Eftersom berg leder värme dåligt kunde energin inte längre lätt stråla ut i rymden, vilket ledde till att värme blev kvar i jordens inre.

Radioaktiva ämnen sönderfaller genom att avge partiklar från sina kärnor och samtidigt omvandlas de till andra ämnen. När de frigivna partiklarna absorberas av omgivande material omvandlas deras energi till värme. Denna process producerar fortfarande värme i jordens inre och påverkar konvektionsströmmar i manteln samt bergarternas kretslopp.

Radioaktivt sönderfall skapade mer värme än vad som kunde avges, vilket ledde till att jordens inre blev allt varmare. Det tog några hundra miljoner år, kanske upp till en miljard år, innan temperaturen blev tillräckligt hög för att järn skulle börja smälta.

Från en klump till en planet i flera lager

Jordens utveckling fortsatte när skillnader i grundämnenas densitet orsakade differentiering. Järn är tätare än många andra ämnen. När järn började smälta sjönk det mot jordens centrum och trängde undan lättare ämnen. Ungefär en tredjedel av jordens massa utgörs av järn. Den enorma järnmassan som sjönk mot jordklotets centrum frigjorde energi och höjde jordens temperatur. Medeltemperaturen steg till omkring 2000 °C, vilket smälte större delen av planeten.

När järnet sjönk mot centrum steg de lättare ämnena mot ytan. Ämnena började ordna sig i strukturella lager: tungt järn bildade kärnan, järn- och magnesiumföreningar samlades som mantel ovanpå, och de lättaste föreningarna av kalcium, natrium, kalium och aluminium bildade skorpan. Jordens beståndsdelar hade separerats till olika skikt.

De åtta vanligaste grundämnena utgör nästan 99 % av jordens massa, och cirka 90 % består enbart av järn, syre, kisel och magnesium. Järn är det vanligaste ämnet i hela planeten, men eftersom det mesta sjönk till kärnan finns det bara lite i jordskorpan. Syre, kisel, aluminium, kalcium, kalium och natrium är typiska för jordskorpan och betydligt vanligare där än i planeten som helhet.

Hav och kontinenter

Den inre hettan smälte bergarter som trängde upp genom vulkaner till ytan. Där stelnade lavan till en hård skorpa av berg. Jordens utveckling nådde en viktig fas när de första kontinenterna bildades för omkring 3,5–4 miljarder år sedan.

Vid vulkanutbrott frigjordes även väte och syre från jordens inre, och tillsammans med andra gaser bildade de vattenånga. Så uppstod den första atmosfären. När jorden svalnade kondenserades vattenångan till vätska. Det regn som föll skapade de första vattenbassängerna. Senare möjliggjorde havens uppkomst även utvecklingen av liv på jorden.

Källor

Ernst, W. G. 2006: Speculations on evolution of the terrestrial lithosphere—asthenosphere system—Plumes and plates. Gondwana Research 11 (2007): 38-49. https://doi.org/10.1016/j.gr.2006.02.007

Goldsmith, D. och Owen, T. 2002, The Search for Life in the Universe, 3rd ed. University Science Books. USA.

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

Windley, B. F. 1995: The Evolving Continents, 3rd ed. John Wiley & Sons Ltd. Iso-Britannia.