Jordbävningar, vulkanutbrott, förskjutningar av tektoniska plattor – allt detta är tecken på att vår planet lever. Men det som avslöjas djupt inne i jorden överraskar både lekmän och forskare: Nästan 3000 kilometer under jordytan flyter fast berg som varken är flytande, som lava, eller sprött, som fast berg.
Det visar en ny studie av geovetenskapsmän under ledning av Motohiko Murakami, professor i experimentell mineralfysik vid ETH Zürich. Studien har publicerats i tidskriften Communications Earth & Environment.
Ett halvt sekel av gissningar
I över 50 år har forskare funderat över en märklig zon djupt inne i jorden – det så kallade D-skiktet, cirka 2 700 kilometer under våra fötter. Där uppför sig jordbävningsvågor plötsligt annorlunda: deras hastighet ökar som om de färdas genom ett annat material. Vad som exakt händer i det skiktet av manteln har varit oklart under lång tid, tills nu.
År 2004 upptäckte Murakami, som är professor vid ETH Zürich sedan 2017, att perovskit, det viktigaste mineralet i jordens nedre mantel, omvandlas till ett nytt mineral nära D”-skiktet under extremt tryck och mycket höga temperaturer – så kallad ”post-perovskit”.
Forskarna antog att denna förändring förklarade den märkliga accelerationen av seismiska vågor. Men det var inte hela historien. År 2007 fann Murakami och hans kollegor nya bevis för att fasförändringen av perovskit inte räcker för att accelerera jordbävningsvågor.
Med hjälp av en sofistikerad datormodell upptäckte de slutligen något viktigt: beroende på i vilken riktning post-perovskitkristallerna pekar, förändras mineralets hårdhet. Endast när alla mineralkristaller pekar i samma riktning i modellen accelereras seismiska vågor – vilket kan observeras i D”-skiktet på 2 700 kilometers djup.
I ett ovanligt laboratorieexperiment vid ETH Zürich har Murakami nu bevisat att post-perovskitkristallerna riktar sig i samma riktning under enormt tryck och extrema temperaturer.
För att göra detta mätte forskarna hastigheten på seismiska vågor i sitt experiment och kunde även reproducera det hopp som inträffar i D”-skiktet i laboratoriet. ”Vi har äntligen hittat den sista pusselbiten”, säger Murakami.
Den stora frågan är: vad får dessa kristaller att linjera sig? Svaret är att fast mantelbergart flyter horisontellt längs den nedre kanten av jordens mantel. Forskare har länge misstänkt att denna rörelse – en slags konvektion som kokande vatten – måste existera, men har aldrig kunnat bevisa det direkt.
Ett nytt kapitel i jordforskningen börjar
Murakami och hans kollegor har nu också experimentellt visat att mantelkonvektion av fast berg finns vid gränsen mellan kärnan och jordens mantel, dvs. att fast – inte flytande – berg flyter långsamt men stadigt på detta djup. ”Denna upptäckt löser inte bara mysteriet med D”-skiktet utan öppnar också ett fönster till dynamiken i jordens djup”, förklarar Murakami.
Det är inte bara en milstolpe, utan också en vändpunkt. Antagandet att fast berg flyter har förvandlats från en teori till en säkerhet. ”Vår upptäckt visar att jorden inte bara är aktiv på ytan, utan också är i rörelse djupt inne”, säger ETH-professorn.
Med denna kunskap kan forskarna nu börja kartlägga strömmarna i jordens djupaste inre och därmed visualisera den osynliga motor som driver vulkaner, tektoniska plattor och kanske till och med jordens magnetfält.
Mer information: Motohiko Murakami et al, The texture of the post-perovskite phase controls the characteristics of the D” seismic discontinuity, Communications Earth & Environment (2025). DOI: 10.1038/s43247-025-02383-1
