Hvað leynist undir fótum okkar? Sú spurning er ævinlega aðkallandi á eldgosasvæði og tala nú ekki um þegar goshrina er hafin, eins og nú virðist raunin á Íslandi.

Vísindamenn eru hins vegar sífellt að störfum að auka skilning okkar á því sem í iðrunum leynist og nú í nóvember birtist í vísindaritinu Nature grein þar sem sagði frá óvæntri niðurstöðu rannsóknar er staðið hefur undanfarin misseri.

Þegar fólk sér bráðið skíðlogandi hraun streyma upp úr gossprungum og gígum, þá er auðvelt að ímynda sér að fremur þunn jarðskorpan með sínum meginlöndum og úthöfum fljóti hvarvetna ofan á heilum hafsjó af logandi kviku, en sú er þó ekki raunin.

Undir sjálfri jarðskorpunni tekur við möttullinn sem nær niður á um 2.900 kílómetra dýpi. Möttullinn skiptist í þrjú lög en ekkert þeirra hefur að geyma bráðið logandi berg.

Bergið í möttlinum er vissulega á mjög seigfljótandi hreyfingu og þar er ansi heitt (einkum þegar neðar dregur) en það telst þó vera fast efni.

Hið logandi hraun sem við sjáum þeytast nánast eins og vatnsgusur upp úr eldgígum hefur hins vegar bráðnað við þrýstinginn sem fylgir því er sprungur opnast í neðanverðri jarðskorpunni og seigfljótandi massinn að neðan tekur að þrýstast óaflátanlega upp á við og á endanum alla leið upp á yfirborðið.

(Þetta er vitaskuld einfölduð mynd af því sem gerist við eldgos. En nokkurn veginn svona er þetta víst.)

Undir möttlinum — eða í svoköllum ytri kjarna — þar eru hiti og þrýstingur hins vegar svo ofsaleg að þar oní eru jarðefnin beinlínis logandi.

Jason og Tezo.Rauðu svæðin sýna helsta áhrifasvæði þeirra í möttlinum en þeir sjálfir eru ekki alveg svona stórir. Til dæmis nær Tezo í raun og veru ekki undir Ísland þó svo virðist á þessari mynd.

Vísindamenn hafa vitaskuld enga leið til skoða möttulinn með eigin augum en þeir hafa þó verið að gera sér æ betri mynd af honum á undanförnum áratugum með hjálp jarðsegulbylgna. Og allnokkuð er síðan þeir uppgötvuðu að djúpt niðri í neðri möttlinum — nærri því við skil hans og ytri kjarnans á tæplega 3.000 kílómetra dýpi — þar eru tveir risastórir „klumpar“ á stærð á við heimsálfurnar á yfirborðinu.

Annar er nokkurn veginn undir Afríku, hinn undir Kyrrahafi.

Þeir eru bersýnilega mjög óreglulegir í laginu en virðast halda sköpulagi sínu þarna djúpt niðrí iðustreymi hins afar seigfljótandi bergs. Efnið í þeim hlýtur því að vera á einhvern hátt öðruvísi — þyngra eða harðara — en efnið í kring.

Engar augljósar skýringar voru á tilvist þessa klumpa sem jarðvísindamenn hafa kallað LLVP (skammstöfun fyrir enska heitið „large low-shear-velocity provinces“).

Mjög margt er raunar enn á huldu um þá, svo sem um áhrif þeirra á hinar hægu hreyfingar í möttlinum og ekki síður um áhrif þeirra á flekahreyfingar og eldvirkni á yfirborðinu.

En í greininni í Nature er hins vegar varpað fram býsna sannfærandi kenningu um tilurð þeirra Tuzos og Jasons — en svo eru klumparnir kallaðir eftir þeim vísindamönnum sem rannsökuðu þá einna fyrstir. Af viðbrögðum annarra vísindamanna en þeirra sem stóðu að rannsókninni í Nature, þá virðist að minnsta kosti ljóst að kenningin þyki sannfærandi.

En til þess að skýra hana þurfum við að fara ansi langt aftur í tímann.

Jörðin okkar er talin hafa myndast fyrir 4.543 milljónum ára. Fyrir rúmlega fjórum og hálfum milljarði ára, með öðrum orðum. Sólin hafði orðið til skömmu áður úr gríðarlegu skýi af efnisryki ýmsu.

Úr afgangi ryksins, sem snerist um hina nýju Sól, mynduðust svo pláneturnar okkar átta (Merkúr, Venus, Jörðin, Mars, Júpíter, Satúrnus, Úranus og Neptúnus) og ýmislegt annað smálegt í sólkerfinu.

Líkan af Tezo og Jason í iðrum Jarðar.Hér má sjá hver óreglulegir klumparnir tveir eru og á hve miklu dýpi.

Þar á meðal var plánetan Theia. Hún var á stærð við Mars og hefur sennilega verið á braut til þess að gera nálægt Jörðinni.

Já — reyndar of nálægt. Eitthvað olli því altént (hugsanlega ruglandi aðdráttarafl Júpíters) að mjög snemma í sögu sólkerfins, kannski bara 50-100 milljón árum eftir að pláneturnar mynduðust, skall Theia af öllu afli utan í stóru systur sína Jörðina, sem þá var líkastil enn hulin hálfbráðnu yfirborði.

Áreksturinn var auðvitað feykilegur. Theia tættist í sundur og það stórsá á Jörðinni. Jarðskorpan var rofin á gríðarstóru svæði og sá inní bein — ef svo má segja.

Og það fossblæddi.

Það er að segja jarðefni af öllum stærðum og gerðum hentust út í geim.

Skemmst er frá því að segja að þrátt fyrir þennan voðalega árekstur lifði Jörðin af. Það var snemma seigt í henni.

Forsíða Nature frá því í nóvember.

Og mylsnan úr henni fór ekki langt. Á ótrúlega skömmum tíma munu brotin úr Jörðinni hafa dregist og safnast saman og myndað nýjan hnött sem tók að hringsnúast um illa særða móður sína.

Þarna var komið Tunglið.

Og hefur síðan skinið hátt á himni, eins og við vitum.

Smátt og smátt tóku sár Jarðar að gróa. Glóandi skorpan kólnaði og lagðist yfir djúpa skurðina sem náðu allt niður í möttul.

Og fyrr en nokkurn varði var allt fallið í ljúfa löð í sólkerfinu, Sól, Jörð og hið nýkviknaða Tungl létu eins og ekkert væri og þau hefðu bara alltaf verið þarna.

En hvar var Theia?

Það var nú það. Theia var horfin eins og Jörðin hefði gleypt hana.

Lengi héldu menn að mylsnubrot úr Theiu hlytu að hafa þeyst út í geim og átt mestan þátt í að mynda Tunglið — eftir að sú kenning um myndun Tunglsins náði útbreiðslu. En æ návæmari rannsóknir á því tunglgrjóti sem Appollo-geimfarar Bandaríkjamanna komu með til Jarðar fyrir hálfri öld virtust gefa æ skýrar til kynna að svo væri varla, nema þá að einhverjum örlitlum hluta.

Einfölduð mynd af myndun Tunglsins.Djarfasta kenningin er sú að það hafi í raun aðeins tekið fáeinar klukkustundir fyrir Tunglið að safnast saman úr brotum Jarðar (og að örlitlum hluta Theiu).

Tunglgrjótið er svo náskylt grjóti og efni Jarðar að það virðist fyrst og fremst komið héðan, en ekki frá annarri plánetu eins og Theiu.

(Nema þá að Theia hafi verið að efni til úr næstum nákvæmlega sama efni og Jörðin, en það telja vísindamenn fráleitt.)

Svo það var niðurstaðan að ástæðan fyrir því að Jörðin virtist hafa gleypt Theiu væri sennilega sú að nákvæmlega það hefði einmitt gerst.

Jörðin hafði bókstaflega gleypt Theiu.

Theia hefði sundrast svo rækilega og bullsoðið í opnu sárinu sem hún opnaði í ytri möttul Jarðar að mestur hluti hennar hefði einfaldlega bráðnað á augnabragði saman við berg Jarðar.

En nú er það sem sagt hin nýja kenning frá því í nóvember að stórir klumpar úr Theiu — kannski vel rúm 10 prósent eða svo — hefðu hins vegar sokkið nokkuð óbrjálaðir oní seigfljótandi möttul stóru Systur.

Qian Yuanstýrði rannsókninni.

Þeir hafi verið úr svo þungu járni að möttullinn vann ekki á þeim og smátt og smátt sigu þeir æ dýpra.

Og séu nú enn fastir í neðri möttli Jarðar, engir aðrir en þeir Tuzo og Jason.

Komnir utan úr geimnum en sitja nú sem sagt fastir í iðrum framandi plánetu.

Kannski ekki að furða að Jörðinni virðist svolítið bumbult stundum.

* * * *

Hér má lesa greinina í Nature sem doktor Qian Yuan við California Institute of Technology stýrði.

Bæði hér og hér er svo rætt við Yuan um niðurstöður þeirra félaga.