Forskare har föreslagit en ny modell för två massiva strukturer djupt inne i jorden, vilket tyder på att de bildades från kärnmaterial som läckte ut i manteln för miljarder år sedan. Denna process kan ha påverkat jordens beboelighet genom att förhindra stark kemisk skiktning efter dess forntida magmahavsfas. Resultaten, publicerade i Nature Geoscience, kopplar dessa egenskaper till planetens unika evolution jämfört med Venus och Mars.
I årtionden har forskare varit förbryllade över två enorma egenskaper begravda nästan 1 800 miles under jordens yta: stora provinser med låg skjuvhastighet (LLSVPs) och zoner med ultralåg hastighet (ULVZs). LLSVPs är stora massor av varm, tät bergart, med en belägen under Afrika och en annan under Stilla havet. ULVZs bildar tunna, delvis smälta lager som klamrar sig fast vid kärnan i fläckiga formationer. Båda saktar ner seismiska vågor avsevärt, vilket indikerar ovanliga sammansättningar som skiljer sig från den omgivande manteln.
En studie ledd av Yoshinori Miyazaki, biträdande professor vid Rutgers University, erbjuder en ny förklaring. Publicerad i Nature Geoscience 2025, integrerar forskningen seismiska data, mineral fysik och geodynamiska simuleringar. Den postulerar att jorden, en gång täckt av ett globalt magmahav, inte utvecklade förväntade kemiska lager när den kyldes. Istället läckte element som kisel och magnesium långsamt från kärnan till manteln under miljarder år, blandade material och störde skiktningen.
"Dessa är inte slumpmässiga udda saker," sade Miyazaki. "De är fingeravtryck av jordens tidigaste historia. Om vi kan förstå varför de existerar, kan vi förstå hur vår planet bildades och varför den blev beboelig."
Modellen tolkar LLSVPs och ULVZs som rester av ett basalt magmahav förändrat av denna kärnläckage. "Vad vi föreslog var att det kan komma från material som läcker ut från kärnan," förklarade Miyazaki. "Om du lägger till kärnkomponenten, kan det förklara vad vi ser just nu."
Dessa djupa processer formade troligen jordens värmeutsöndring, vulkanism och atmosfärisk utveckling, och bidrog till dess hav och liv. Till skillnad från det har Venus en atmosfär 100 gånger tjockare än jordens, mest koldioxid, medan Mars har en tunn. "Jorden har vatten, liv och en relativt stabil atmosfär," noterade Miyazaki. "Vi förstår inte fullt ut varför det är så. Men vad som händer inne i en planet... kan vara en stor del av svaret."
Strukturerna kan också driva ytvulkanism vid hotspots som Hawaii och Island. Medförfattaren Jie Deng från Princeton University framhöll studiens tvärvetenskapliga tillvägagångssätt: "Detta arbete är ett utmärkt exempel på hur kombinationen av planetvetenskap, geodynamik och mineral fysik kan hjälpa oss att lösa några av jordens äldsta mysterier."
Miyazaki avslutade: "Även med väldigt få ledtrådar börjar vi bygga en berättelse som gör mening. Denna studie ger oss lite mer säkerhet om hur jorden utvecklades och varför den är så speciell."