Den ene halvdelen av jordens indre har tapt mer varme enn den andre de siste 400 millioner årene

– Varmetapet fra jordas indre i dag er ganske velkjent. Vi vet omtrent hvor mye varme som kommer ut fra kontinentene og havbunnen, sier doktorgradsstipendiat Krister Stræte Karlsen ved Universitetet i Oslo.

Varmen som stråler ut fra jorden er i gjennomsnitt 197 joule per kvadratcentimeter per år, nok til å smelte et islag på 0,5 cm, ifølge Store norske leksikon.

Men Karlsen og kolleger ved Senter for jordens utvikling og dynamikk har forsøkt å finne ut hvordan varmetapet har vært fordelt langt tilbake i jordens historie.

Det viser seg at den ene halvdelen av jordkloden har blitt avkjølt raskere enn den andre.

– Det vi ser er at det har kommet veldig mye mer varme ut av Stillehavet enn fra den andre halvkulen der Afrika befinner seg, sier Krister Stræte Karlsen.

Kontinentene isolerer

Varmen inne i jorden kommer fra nedbryting av radioaktive grunnstoffer og dels fra kollisjoner mellom asteroider som dannet kloden vår, ifølge en tidligere sak på forskning.no.

Jordens indre avkjøles sakte men sikkert. Det er fordi mer varme slipper ut gjennom overflaten enn det produseres inni.

Krister Stræte Karlsen er doktorgradsstipendiat ved Institutt for geofag, Universitetet i Oslo. Foto: Privat

Men varmetapet er ujevnt fordelt. Kontinentplatene er tykke og isolerer godt, mens havbunnsplater er tynnere og slipper ut mer varme.

– Aller størst er varmetapet rundt midhavsryggene, sier Karlsen.

De tektoniske platene har flyttet rundt på seg over mange millioner år, og man skulle kanskje tro at det har fordelt varmetapet jevnt utover.

Men slik har det ikke vært de siste 400 millioner år, ifølge en ny studie publisert i tidsskriftet Geophysical Research Letters. Kontinentene har for det meste vært samlet på den ene siden av jordkloden.

Stillehavshalvkulen var blottet for kontinenter

Forskerne ved Senter for jordens utvikling har brukt modeller for hvordan kontinentene har beveget seg for å beregne varmetapet på jorden.

Høyrisikoprosjektet i «helvetesporten» kan redde klimaet

LES SAKEN

De delte jorden i to deler som de kaller Stillehavshalvkulen og Den afrikanske halvkulen.

I dag ligger de fleste av jordens kontinenter på Afrikahalvkulen, og slik har det vært langt tilbake i tid - i enda større grad før enn nå.

For omtrent 320-180 millioner år siden var kontinentene samlet i superkontinentet Pangea med Afrika som sentrum.

– Det gjorde at Stillehavshalvkulen var blottet for kontinenter og det ble veldig stort varmetap der, sier Karlsen.

Illustrasjonen viser kontinentenes posisjon for 250 millioner år siden med superkontinentet Pangea på Den afrikanske halvkulen. Foto: Krister Stræte Karlsen (illustrasjon)

Forskerne rekonstruerte varmetapene på de to halvkulene, og kunne dermed regne ut hva forskjellen betyr i temperatur, forteller Karlsen.

De kom fram til at mantelen i Stillehavshalvkulen har avkjølt seg med cirka 50 grader mer enn Den afrikanske halvkulen over de siste 400 millioner år.

Varmetapet har vært størst der Stillehavet ligger i dag de siste 400 millioner år. Kontinentene er vist i dagens posisjon. Foto: Krister Stræte Karlsen (illustrasjon)

- Grunnforskning

Haakon Fossen er professor Institutt for geovitenskap ved Universitetet i Bergen og har ikke vært med på den nye studien.

Han skriver på e-post til forskning.no at forskerne kombinerer to kjente fakta.

– Det ene er hvordan jorden taper varme i forskjellig grad avhengig av litosfærens tykkelse og beskaffenhet. Det andre er at de kontinentale områdene som isolerer godt har forflyttet seg over tid som følge av platebevegelser.

– Det nye ved dette studiet er at kunnskap om disse to prosessene kombineres, og resultatet er spennende, i alle fall for de av oss som er vant til å se jorden i et millioner-av-års perspektiv.

Fossen sier at dette er grunnforskning, og i hvilken grad det vil ha anvendt betydning vil fremtiden vise.

– Men på generelt grunnlag vil variasjoner i varmeutslipp over lang tid vil kunne tenkes å ha betydning for enkelte temperaturavhengige prosesser, inkludert mineralisering og modning av hydrokarboner, sier Fossen.

Endringer i mantelen

Kan en slik forskjell i varmetap ha noe å si for jordens utvikling?

Krister Stræte Karlsen sier at de ikke er sikre. Men sier det kan henge sammen med hvor raskt platene oppå mantelen beveger seg.

– Mantelen i jorda oppfører seg litt som honning. Honning blir veldig tyntflytende når du varmer det opp, mens når det er kaldt så blir det tykt, sier Karlsen.

Det er faktisk platene på Stillehavshalvkulen som beveger seg raskest. Studier har også konkludert med at mantelen under Stillehavet fremdeles er varmest. Det er til tross for at det er der avkjølingen har vært størst de siste 400 millioner år.

Det må bety at Stillehavskulen har vært mye varmere enn den andre siden tidligere.

– Det har vært en slags utnevningsprosess, sier Karlsen.

Forskerne spekulerer på om den ekstra varmen på Stillehavshalvkulen kan skyldes superkontinenet Rodinia. Det lå trolig der Stillehavet er nå for en milliard år siden. Det holdt seg noenlunde sammen i 400 millioner år, mye lenger enn Pangea. Dette kan ha gjort at det bygget seg opp mye varme i mantelen under.

Karlsen tror ikke alle vil være enige i hypotesen.

– Når vi begynner å snakke om hva som skjedde på jorda for en milliard år siden, så begynner det å bli veldig store usikkerheter. Men vi tror det kan skyldes Rodinia.

En syklus?

Det er foreslått at varmeforskjellene som bygger seg opp under kontinenter nettopp kan være årsaken til at superkontinenter bryter opp.

– Det bygges opp så mye varme under de at man får mer vulkanisme blant annet og varmen blir så stor at superkontinenet bryter opp. Det kan være en naturlig del av syklusen, sier Karlsen.

Man kan spekulere enda videre, sier han.

Slik kan den skjulte kjernen i Jupiter se ut

LES SAKEN

Rodina var på Stillehavsshalvkulen i 400 millioner år, så ble det veldig varmt der, og det brøyt den opp. Kontinentene flyttet seg til motsatt side av verden og dannet Pangea, slik at det kanskje ble en tilsvarende oppvarming der. Muligens noe mindre, siden Pangea ikke varte i nærheten av så lenge som Rodinia, påpeker Karlsen.

– Altså kan man kanskje tenke seg at det er en slags syklus der annenhver side av jorda blir henholdsvis varmet opp og avkjølt igjen senere, sier Karlsen.

Referanse: Krister S. Karlsen, Clinton P. Conrad, Mathew Domeier & Reidar G. Trønnes: «Spatiotemporal Variations in Surface Heat Loss Imply a Heterogeneous Mantle Cooling History», Geophysical Research Letters, 24. februar 2021. Sammendrag.

(Denne artikkelen ble først publisert på Forskning.no).