Maan kehitys pahkinankuoressa

Kategoria: Maan synty ja kehitys

Mikko Turunen

Alussa oli massamoykky

Maapallo alkoi muodostumaan yhteenliittyneista planetesimaaleista noin 4,7 miljardia vuotta sitten. Auringon syntyessa ylijaaneista materioista muodostuneet planetesimaalit alkoivat vetaa puoleensa ymparoivan avaruuden hiukkasia muodostaen planeettoja. Muodostuneiden planeettojen rakenteeseen vaikutti niiden syntyetaisyys Auringosta. Kiviplaneetat syntyivat Auringon lahelle, kaasuplaneetat kauemmaksi siita. Aluksi planeettamme oli viilea, loyha, konglomeraattia muistuttava massamoykky (kuvassa konglomeraatti).

Maa alkoi kuitenkin lammeta. Siihen on kolme syyta:

• Hiukkaspommitus, hiukkasten iskut saivat aikaan lampoa.
• Vetovoima puristi massamoykkya yha pienempaan tilaan kohottaen sen lampotilaa.
• Radioaktiivisten ainesosien hajoaminen kehitti lampoa. Tama prosessi jatkuu edelleenkin Maan sisaosissa.

Massamoykysta planeetta

Jokainen muodostuneeseen planeettaan osunut hiukkasisku sai aikaan hiukkasen sisaltaman liike-energian muuttumisen lammoksi. Vaikka suurin osa tormayksissa syntyneesta lammosta karkasikin ymparoivaan avaruuteen, oli hiukkasilla merkitysta planeetan massan lisaajana. Kasvanut massa lisasi planeetan vetovoimaa vetaen lisaa ymparoivan avaruuden hiukkasia itseensa ja kasvattaen massaa yha enemman. Hiukkasia yha kauempaa ja yha kiihtyvammalla tahdilla iskeytyi planeetan pintaan. Taman seurauksena hiukkasten tormayskohdat peittyivat uusilla hiukkasilla, jolloin tormaysten synnyttama lampo hautautui uuden hiukkasmassan alle.

Planeetan sisemmat osat puristuivat kasaan pinnalle kertyvan hiukkasmassan vaikutuksesta. Puristus vapautti paineen alaisista sisaosista energiaa lampona. Kivi on huono lammonjohde, joten lampoenergia ei enaa siirtynyt planeetan pintaosien kautta avaruuteen. Taman seurauksena lampoa kertyi Maan sisaosiin.

Radioaktiiviset ainesosat hajoavat vapauttamalla ytimistaan hiukkasia muuttuen samalla toisiksi aineiksi. Jos vapautuneet hiukkaset imeytyvat ymparoivaan materiaaliin, niiden energia muuttuu lammoksi. Radioaktiivisten aineiden hajoamisprosessi tuottaa edelleenkin lampoa Maan sisaosissa ja vaikuttaa vaippakerroksen konvektiovirtauksiin ja kivilajien kiertokulkuun.

Radioaktiivisten aineiden hajoaminen tuotti lampoa enemman kuin sita paasi poistumaan. Tama johti Maan sisaosien lampenemiseen. Kului muutamia satoja miljoonia vuosia, ehka jopa miljardi vuotta, ennenkuin Maan sisaosat saavuttivat sen lampotilan, jossa rauta alkoi sulaa.

Maasta kerroksellinen planeetta

Rauta on raskaampaa kuin monet muut alkuaineet. Kun rautamuodostumat alkoivat sulamaan, rauta valui vetovoiman vaikutuksesta kohti Maan keskiosia syrjayttaen sielta kevyempia aineita. Rautaa maapallolla arvioidaan olevan kolmannes planeetan massasta. Maan sisaosiin vajoava valtava rautamassa kasvatti vapauttamallaan energialla Maan lampotilaa. Maan keskilampotila kohosi 2 000 °C:een, mika sulatti suurimman osan maapallosta.

Suuren rautamassan vajoaminen planeetan sisaosiin aiheutti kevyemman aineksen kohoamisen kohti pintaosia. Aineet alkoivat jarjestaytymaan rakenteellisiksi kerroksiksi. Puhdas rauta painavana alkuaineena muodosti ytimen, sita kevyemmat raudan ja magnesiumin muodostamat yhdisteet kertyivat vaipaksi sen paalle ja kevyimmat kalsiumin, natriumin, kaliumin ja alumiinin yhdisteet kuoreksi taman paalle. Maasta oli muodostunut kerroksellinen planeetta.

Kahdeksan yleisinta alkuainetta muodostavat lahes 99 % Maan massasta ja noin 90 % massasta muodostuu yksinomaan raudasta, hapesta, piista ja magnesiumista. Rauta on yleisin alkuaine koko maapallolla, mutta koska suurin osa siita vajosi Maan ytimeen, on sita maankuoressa vain vahan. Pii, alumiini, kalsium, kalium ja natrium ovat kuorikerroksen alkuaineita ja huomattavasti yleisempia Maankuoressa kuin koko maapallolla.

Alkuaineiden massojen suhteellinen maara koko Maapallolla ja Maan kuorikerroksessa.

Kalsiumin, natriumin, kaliumin ja alumiinin piin kanssa muodostama yhdiste, maasalpa, sulaa varsin alhaisessa 700-1 000 °C lampotilassa. Sulaessa siita tulee suhteellisen kevytta ja se pyrkii nousemaan kohti Maan pintakerroksia. Pintakerroksien alhaisempi lampotila kiteyttaa sen kiinteaksi kivilajeja muodostavaksi mineraaliksi. Maasalpa onkin maankuoren yleisin mineraali. Vaippa muodostui magnesiumin, raudan ja piin yhdisteista, jotka ytimen rautaa kevyempina, mutta kuorikerroksen maasalpaa painavimpina asettuivat naiden valiin.

Meret ja mantereet

Kuoren muodostumisen myota muodostuivat myos ensimmaiset mantereet noin 3,5-4 miljardia vuotta sitten. Maan sisaisen kuumuuden sulattama kiviaines purkautui tulivuorista maanpinnalle. Pinnalla laava jahmettyi kovaksi kivikuoreksi. Laavan sisaltama vety ja happi vapautuivat ja muodostivat yhdessa muiden kaasujen kanssa vesihoyrya. Nain syntyi alkuilmakeha. Maapallon jaahtyessa alkuilmakehan vesihoyry tiivistyi vedeksi ja putosi rankkasateina Maahan. Maahan satanut vesi alkoi keraantya altaisiin, jolloin ensimmaiset valtameret syntyivat. Merien synty mahdollisti myohemmassa vaiheessa elaman kehityksen maapallolla.