Der findes et kighul til Jordens inderste hemmeligheder der, hvor E47 skiller Rødovre fra Glostrup

Længe har mennesket længselsfuldt spurgt, om der mon er liv i rummet. Og lige så længe har svaret været et kæmpestort ja. For et sted i universets sorte tomhed sejler vores smukke planet rundt helt fuld af liv, og når man ligger i græsset på stille sommerdage, kan det føles, som om det altid har været sådan. Intet virker så evigt som bjergene og havene, men intet – selv ikke havene og bjergene – er det.

Kloden blev dannet med solsystemet for cirka 4,567 milliarder år siden, og en god måde at begribe den slags dyb tid på er ved at forestille sig en gåtur, hvor hvert skridt fører os 100 år tilbage i Jordens historie, ligesom videnskabsforfatteren Peter Brannen har gjort. Så ud i entreen, på med skoene, åbn døren, og gå.

Allerede når du løfter hælen til første skridt, forsvinder internettet, og en tredjedel af Jordens koralrev bliver levende igen. Så genopføres Berlinmuren, og atombomber samler sig i voldsomme energiimplosioner, Anden Verdenskrig udkæmpes baglæns, og byernes glødende lys på Jordens nattemørke side går ud. Det var bare ét skridt. Nu tager du endnu et gennem Første Verdenskrigs morderiske vanvid, gennem Dybbøl Mølles ditto og ind i enevældens tid, og når du sætter foden ned, holder danske bønder slaver på sukkerplantager i Dansk Vestindien. 13 skridt, og vikingerne plyndrer klostret på Lindisfarne, syv mere, og Jesus bliver korsfæstet, og inden du er nået nærmeste gadehjørne, gungrer mammutter rundt omkring dig. Her er det en god idé lige at proviantere, for du skal gå temmelig langt endnu.

Hvis nu vi siger, at du vandrer godt 30 kilometer per dag, vil du efter 17 dage kunne se, hvordan Himalaya-bjergene synker i jorden, og det indiske subkontinent driver bort fra Asien. Få dage senere flyver en kæmpe asteroide bort fra Jorden, og dinosaurerne genopstår, og hvis du tror, du måske er ved at være halvvejs, tager du virkelig fejl. Du vandrer, og månederne går, istider kommer og henruller; du traver gennem udryddelsesbølger og genopblussen af liv, mens kontinenterne driver rundt i havet som bobler i et badekar, og efter du har vandret i et halvt års tid, består livet kun af encellede organismer, der endeligt forsvinder efter tre års tid, og så skal du stadig vandre alene i et lille år, før du er fremme ved begyndelsen. Her kan du endelig tage en dyb indånding, som dog vil slå dig ihjel, da der ikke er noget ilt i atmosfæren, og den er gloende varm.

Her kan vores historie begynde.

I Informations store serie om naturvidenskaberne er vi efter måneder ude i rummet nu landet med fødderne på den hede og fjendtlige tidlige jord, hvor vi i de næste uger og måneder vil bevæge os op gennem tiderne og lagene og ind i det mylder af liv, som befolker selv den mindste sprække af vores blå planet. For hvordan er det kommet dertil, at der findes sådan et sted, hvor fiskene springer i havet, og landskabet strækker sig, mens menneskebørn plukker brombær i hegnet nede ved sportspladsen? Denne underlige og vidunderlige klode bebor vi i et kort glimt. Her er historien om, hvordan det hele begyndte.

Tak til Theia

Den unge Jord var hverken spæd eller nuttet, den var en glødende lavaklump skabt ved, at en masse mindre stykker stof, der lå i en skive om den nydannede sol, var knaldet ind i hinanden. Disse såkaldte planetesimaler, som smeltede sammen til vores Jord, bestod af en hel masse grundstoffer dannet inde i tidligere stjerners kerner. Særligt seks stoffer dominerede, nemlig ilt, silicium, aluminium, magnesium, kalcium og jern, der samlede sig i kemiske forbindelser og sorterede sig i lag gennem Jorden.

Sådan forløb de første 50 millioner år i god ro og orden indtil den dag, hvor en planet på størrelse med Mars helt uden varsel smadrede ind i Jorden og lavede en pokkers ballade. Det er umuligt at gå tilbage og dobbelttjekke, men en udbredt teori lyder, at denne planet, Theia, sandsynligvis ramte ind sådan lidt skævt oppe på toppen af kloden og dermed skabte både årstiderne og Månen. Årstiderne, fordi Jordens akse blev banket skæv og nu hælder med 23,45 grader i forhold til Solen, hvorfor syd og nord skiftes til at have sommer og vinter. Og Månen, fordi umådelige mængder stof blev hvirvlet ud i kredsløb om Jorden og med tiden samlede sig til en kugle, som vi siden har haft som fast makker på vores færd gennem kosmos. Theia selv blev slugt af Jorden.

Det har set helt sindssygt ud. Alt er blevet en glødende suppe, fordampede mineraler er regnet ned over et hav af lava på Jorden, hvor flydende jern fra begge planeters kerner er piblet ind i Jordens centrum og har taget alt guld og platin og en masse andre metaller med sig. Da Månen langt senere fik samlet sig i en kugleform, fortsatte vanviddet: Vores velkendte blege følgesvend var et hav af magma, der befandt sig langt tættere på Jorden og fyldte 250 gange mere på nattehimlen end i dag. Med tiden flød lette, hvide krystaller af mineralet plagioklas op til overfladen af Månens magmahav, mens den drev bort fra Jorden i en langsom spiral og blev den ven, vi kender i dag.

Der er flere gode grunde til at tro på, at Månen blev dannet ved et sammenstød og ikke bare kom sejlende forbi og blev indfanget af Jordens tyngdekraft. For det første fordi Månen er meget stor i forhold til andre måner, hvorfor den ville være svær at indfange. For det andet fordi iltisotoper i Månens mineraler fortæller, at den og Jorden er dannet i samme afstand fra Solen. For det tredje fordi Månens massefylde svarer til Jordens kappe. Og for det fjerde fordi Jorden har en meget stor kerne i forhold til vores naboplaneter – fordi den faktisk har absorberet kernerne fra to planeter. Det er i øvrigt det flydende metal i Jordens indre, der skaber klodens magnetfelt, der igen afbøjer en stor del af Solens mest skadelige stråling. Det kan vi altså delvist takke Theia for – og det er ikke engang det hele. Theia har tilført Jorden ekstra masse, så det er lettere at holde fast på atmosfæren, og endelig hjælper Månen med dens tyngdekraft med at stabilisere Jordens akse og sikre et mere stabilt klima. Tak til Theia.

Når man taler om Jordens historie, er meget stadig til diskussionen, for selv om mennesket altid har interesseret sig for Jorden, er det først ret sent, vi begyndte at finde ud af, hvad der egentlig foregår under fødderne på os. Men selv om det ikke er let at trænge ned i klodens inderste hemmeligheder, findes der steder, hvor vi har tiltvunget os adgang til dybet. Et af disse særlige steder befinder sig bag en fåreindhegning der, hvor motorvej E47 skiller Rødovre fra Glostrup.

Seismologiens moder

Smeltevandet har dannet søer på fodboldbanerne, og rundt omkring i det sludvåde græs ligger resterne af døende snemænd. For enden af stien rejser en vold sig grøn og svampet, indsvøbt i det sidste sjap. Det er Vestvolden, et gigantisk dyrt og avanceret forsvarsværk, der blev opført i slutningen af 1800-tallet for at beskytte København, men som allerede var forældet i begyndelsen af 1900-tallet.

Dengang i det ny århundrede var man så småt ved at få styr på kloden, og det stod klart, at Jorden måtte være lidt ligesom en fersken. Yderst et tyndt lag skræl, så et tykt lag kød og inderst en sten. På Jorden kaldte man det bare for skorpen, kappen og kernen, og selve erkendelsen af Jordens indre forhold stod som en slags kulmination på en meget lang række opdagelser.

Allerede et par hundrede år før vor tidsregning havde grækeren Eratosthenes udregnet Jordens omkreds med ret stor præcision. Mod slutningen af 1700-tallet beregnede den franske matematiker Lalande afstanden til Solen, og godt 20 år senere udregnede englænderen Cavendish Jordens masse. Jordens alder voldte noget bøvl, men efter polskfranske Marie Curie og hendes mand Pierre havde opdaget radioaktiviteten lidt før århundredeskiftet, stod det i hvert fald klart, at Jorden var langt, langt ældre, end man havde troet. Hvad angik de indre linjer, var der dog stadig en del store mysterier tilbage at løse.

Efter Første Verdenskrig stod man altså i Danmark med et splinternyt, helt ubrugt, men komplet forældet forsvarsværk og besluttede sig for at stemple ind i jordskælvsforskningen. Således stillede Geodætisk Institut, som havde hjemme under Krigsministeriet, to tonstunge Wiechert-seismografer og en enkelt af typen Galitzin op i en kanonbygning på Vestvolden. De tunge komponenter blev slæbt ind bag den beskyttende beton og samlet til store apparater, som med let nål tegnede kurver på sodede papirstrimler, når Jorden skælvede. Lederen af stedet blev en kvinde ved navn Inge Lehmann, der også fik ansvaret for et par seismiske stationer i Grønland. Hendes daglige arbejde efterlod ikke tid til forskning, så hun brugte i stedet al sin fritid på at studere jordskælvsdata, som hun opbevarede i et sindrigt arkivsystem af OTA Solgryn-kasser.

Seismogrammer er det tætteste, mennesker kommer på en rejseberetning fra Jordens indre, for når jorden skælver, sendes bølger ind gennem kappen og sommetider gennem kernen, hvor de afbøjes og kan måles på den anden side af kloden. Det var gennem jordskælvsstudier, at man i begyndelsen af 1900-tallet opdagede kernen og kappen. I 1936 tog Inge Lehmann det et skridt videre, da hun gennem studier af jordskælv fra hele kloden kom frem til, at der måtte være en ekstra kerne inde i kernen – altså en indre kerne, som man hurtigt fastslog var fast og altså omgivet af en flydende kerne. Alt sammen er det del af klodens store sorteringsmaskine, hvor tungere stoffer lægger sig nederst og lettere ovenpå – så det skyldes ikke, at kernen størkner indefra, men at jern i fast form er tungere end flydende, og derfor havner det inderst. Lehmanns opdagelse regnes blandt de vigtigste naturvidenskabelige opdagelser, som danske videnskabsfolk har bidraget med.

I dag er der en konstant susen af motorvej ved Vestvolden, kun afbrudt af enkelte fugle og en vedvarende dryppen fra de nøgne træer. Fra voldens top fører en trappe ned mod voldgraven og en bygning, der hedder kaponiere 13. Nogen har sprayet ordet Brøndby på væggen, og andre har forsøgt at male det over uden held. Foran døren ligger en ordentlig bunke visne blade som påmindelse om, at der sjældent kommer nogen ind i bygningen. Døren er låst, men omme bag stålet og betonen gemmer sig de gamle seismometre fra Inge Lehmanns tid – komplet med store jernvægte, fine nåle og sodet papir. De kan ikke flyttes uden at blive splittet ad, så nu står de bare her som et tavst minde om dengang, man først aftvang sig Jorden dens inderste hemmelighed.

Fra sort planet til blå planet

Men også Jordens ydre skal er fuld af mysterier. For der findes ikke mange rester af den tidlige jord. Overfladen er løbende blevet fornyet gennem en tur ned i kappens smeltedigel. Det ældste mineral, som er bevaret, er nogle 4,4 milliarder år gamle zirkon-krystaller, som har klaret et par ture i klodens underjordiske frituregryde. De er fundet i Australien og kan ikke fortælle ret meget om Jorden, mens de ældste bjergarter er fundet i Canada, er omtrent fire milliarder år gamle og kan fortælle lidt mere. De næstældste bjergarter ligger i Grønland og har potentielt endnu mere at byde på, men det ændrer ikke ved, at den allerførste tid er indhyllet i mystik.

For eksempel ved man ikke med sikkerhed, hvor oceanerne kom fra. Vand er et meget almindeligt molekyle i rummet, da det er sammensat af de almindelige grundstoffer brint og ilt, men man må formode, at det meste jordiske vand ligesom andre letfordampelige stoffer blæste væk, da Theia ramlede ind i kloden. Derfor lyder en teori, at vandet siden er kommet bragende ned med asteroider og kometer. I den tidlige tid har der helt sikkert været langt flere nedslag end i dag, da der var fyldt med byggeaffald i det unge solsystem. Disse tidlige asteroider – kaldet kondritter – indeholdt masser af vand og også en del guld og platin. At man kan finde ædelmetaller i jordens skorpe er et levende bevis på, at masser af kondritter er styrtet ned her, for Jordens og Theias eget guld løb som bekendt ind i kernen med en stor del af jernet. Guldet om din hals er altså ikke jordguld, men faktisk rumguld, og hvis du synes, at det er vildt, så overvej lige, at det vand, du drikker, er rumvand.

Men før havene kunne opstå, skulle Jorden lige køle lidt og få dannet en skorpe, der var let nok til ikke at synke til bunds i lavahavet. Den egenskab har den sorte lavasten basalt, som 70 procent af Jordens overflade fortsat er udgjort af – og som udgør bunden i alle oceaner. Da kloden blev kølet tilstrækkeligt ned, blev det muligt, at flydende vand kunne lægge sig oven på basalten, og vi stod nu med en ny situation.

Selv om vi kalder Jorden for den blå planet, fylder havene faktisk ikke specielt meget – det ser bare sådan ud for os overfladevæsener. I gennemsnit er havene 3,7 kilometer dybe, og sætter man det i forhold til de 6.371 kilometer, der er ind til centrum, opdager man, at havene blot er en meget tynd film uden på jordkuglen – ligesom kontinenterne og atmosfæren. Med havenes opståen gik kloden fra at være en sort planet til en blå, og i millioner af år var hele kloden faktisk helt dækket af hav. Nede i det blå foregik der ting og sager – livet opstod, og kontinenterne opstod, og verden blev aldrig mere den samme.

Et meget stort system

Professor Minik Rosing sidder ved et kæmpe bord i sit hjem lidt uden for Lejre og ryster på hovedet. Nej, siger han. Det giver ikke mening at beskrive Jorden som noget geologisk uden at tale om biologien – eller om klimaet eller havet. Alt sammen er komponenter i det store system, som Jorden samlet set udgør. Og i dette system handler alle processer om at omsætte energi fra én form til en anden. Det er to af de vigtigste ting, man skal forstå, siger han. Systemet og energien.

Den største energistrøm kommer fra Solens stråling, som omsættes til varme. Men der er også en del energi, som kommer inde fra kloden, og som viser sig ved vulkansk aktivitet og kontinentalpladernes bevægelse. Sammen med kolleger har Minik Rosing forsøgt at regne på det og er kommet frem til, at Solens energi svarer til 340 watt per kvadratmeter klode, mens den geotermiske energi svarer til 0,1. Derfor er det meget smart – måske ligefrem logisk – at klodens organismer har gjort sig i stand til at udnytte Solens energi via fotosyntese, »hvilket selvfølgelig betyder, at livet får mange flere kræfter til at ændre systemet med«, som han siger.

Ifølge Minik Rosings beregninger omsætter livet fem-ti gange mere energi per kvadratmeter end selve geologien – og det har store konsekvenser:

»På planetskala har livet haft en større indflydelse end de dynamiske processer i jorden selv,« siger han.

»Men ingen af delene kunne lade sig gøre uden hinanden.«

Livet er med til at regulere Jorden, fortsætter han. Tag bare kulstofkredsløbet: Som de fleste efterhånden er med på, er atmosfæren og dermed klimaet meget følsomt over for indholdet af CO2 i luften. Dette indhold bliver blandt andet reguleret af organismer. Når planeten bliver kold, skruer livet ned og optager ikke så meget CO2, og så stiger atmosfærens CO2-indhold langsomt igen, efterhånden som vulkanerne spytter nyt kulstof ud i atmosfæren.

Er der meget CO2, og derfor drivhuseffekt og varme, går livet amok og begynder at trække CO2 ud af atmosfæren igen. Som når bladene på et ungt bøgetræ gør, hvad de skal, nemlig snupper CO2 fra luften og bygger det om til kulhydrat, så det kan vokse sig stort og stærkt.

Livet er altså en slags termostat, siger Minik Rosing. Men det er ikke den eneste termostat, og andre geologer lægger større vægt på den rolle, som bjerge spiller. Når de nedbrydes, trækkes der nemlig også CO2 ud – og denne proces bliver også speedet op af drivhuseffekten.

Men for at det kan lade sig gøre, skal bjergene først opstå, og også de er resultatet af et komplekst samspil. Kontinenterne begynder at dukke op for cirka fire milliarder år siden. De består mestendels af granit, som bliver dannet, når vand og basalt reagerer med hinanden og danner nye mineraler. Når disse mineraler siden smelter på stor dybde, dannes magmatyper, der størkner som granit.

Gennem millioner af år flød enorme mængder granitisk magma opad på grund af sin lethed og dannede den kontinentale skorpe som store flade platforme. De her platforme befandt sig dog stadig under havoverfladen, fordi den underliggende kappe endnu var for varm til at kunne bære deres vægt. Pladetektonikken – altså det, som flytter rundt på kontinenterne – begyndte for tre-fire milliarder år siden og har skubbet rundt på sagerne, sådan at granitten blev hævet og foldet til bjerge og fjeld og rejste sig over havets overflade. Pladetektonikken og dens enorme betydning forklarer vi mere om i næste uge. Her må vi blot konstatere, at vi altså over tid kom til at stå med en klode, der havde både hav og land, atmosfære og liv, og alle disse elementer var vævet ind i hinanden i sindrige kredsløb. Herfra udviklede encellede væsener sig og blev flercellede, og de koloniserede hele havet og kontinenterne med. Pumpede ilt ud og blev til hvirveldyr og frøplanter, til padder og pattedyr.

Derfor kan mennesket nu ligge i græsset på varme sommerdage, indånde den stillestående luft og tage grueligt fejl, når vi i et kort sekund føler, at øjeblikket er evigt og, at intet nogensinde har været anderledes.

Kilder: Trine Dahl-Jensen, seniorforsker GEUS. Minik Rosing, professor, KU. Kristoffer Szilas, adjunkt, KU. Bøger: Robert M Hazen. ‘The story of Earth’. Peter Brannen: ‘The ends of the world’; Bill Bryson. ‘En kort historie om næsten alt’. Minik Rosing: ’Rejsen til tidernes morgen’