Lurraren egitura

Lurraren barne egitura edo geosfera, lur planetaren barnealdeko geruza sortak osatzen du. Beste planeta telurikoak bezala (bolumena nagusiki materia harritsuz okupatua duten planetak), gero eta dentsitate handiagoko geruzatan banatua dago. Lurrak silikato solidifikatuzko kanpo geruza dauka, mantu lirdingatsu bat, eta nukleo bat beste bi geruzekin, kanpoko geruza likido bat, mantua baino askoz jariakorragoa, eta barneko geruza solido bat. Geruza hauek konposaketa kimiko ezberdina dute eta izaera geologiko ezberdina. Euren izatea uhin sismikoen bitartez iker daiteke, eta baita hainbat neurketagrabitazionalekin ere. Azala osatzen duten arroka askoren adina 100 milioi urte baino baxuagokoa da, asko periodo kretazikoan sortu baitziren. Hala ere, ezagutzen diren mineral formazio zaharrenak 4 400 milioi urte dituzte; horrek adierazten du orduan jadanik planetak lurrazal solidoa zuela.

Lurraren barnealdeari buruz ditugun ezaguera gehienak zeharkako behaketetatik datoz. Adibidez, grabitatearen indarra neurtuz lurraren masa ondoriozta daiteke. Planetaren bolumena jakin ondoren, bere dentsitatea kalkulatu daiteke. Gainazalaren arroken masaren eta bolumenaren kalkulua, eta uraren masenak, kanpoko gainazalaren dentsitatea estimatzea ahalbidetzen dute. Izan ere, atmosferan edo gainazalean ez dagoen masa lurraren barnealdeko geruzetan dago.

Egitura 
Lurraren egitura bi irizpide ezberdinen arabera azter daiteke. Bere konposizio kimikoaren arabera, lurra gainazalean, mantuan eta nukleoan bana daiteke (kanpoaldekoa eta barnealdekoa); bere propietate geologikoen arabera litosfera, astenosfera, mesosfera eta nukleoa bereizten dira (kanpoaldekoa eta barnealdekoa).

Geruzak hurrengo sakontasunetan aurkitzen dira:

Lurraren banaketa geruzatan zeharka ebatzi da uhin sismiko erreflektatuek eta errefraktatuek hauek zeharkatzeko behar duten denbora erabiliz, lurrikaren bidez sortuak. Zeharkako uhinak (S, edo bigarren mailakoak) ezin dute nukleoa zeharkatu, material lirdingatsua edo elastikoa behar dutelako hedatzeko, hedapenaren abiadura beste geruzetan desberdina den bitartean. Abiadura horren aldaketek errefrakzio bat sortzen dute Snellen legearengatik. Islapenak abiadura sismikoaren areagotzearen ondorioz sortuak dira (hedapen abiadura) eta ispilu batean islaturiko argi baten antzera jokatzen dute.

Bere konposizioaren ondorioz definitutako geruzak

Lurrazala 
Lurrazala kanpo geruza da, eta hortxe bizi gara. Arrokaz osaturik dago, batez ere basaltoz eta granitoz. Aztertu ahal izateko, bitan sailkatu ohi da: lurrazal kontinentala eta ozeanikoa. Beste geruzekin alderatuz, lurrazala fina da; haren lodiera ozeano dortsaletan 12 kilometro artekoa da (80 kilometroko lodiera izatera irits daiteke), eta kontinente dortsaletan 70 kilometro artekoa, Andeetan eta Himalaian adibidez.

Ozeanoak dortsal ozeanikoz osatuta daude. Arroka mafikoz osatuta daude (burdin eta magnesio silikatoak) eta 3,0 g/cm3-ko dentsitatea dutenak. Kontinenteak dortsal kontinentalaz osatuta daude. Arroka felsikoz osatuta daude (sodio, potasio eta aluminio silikatoak) eta 2,7 g/cm3-ko dentsitatea dutenak. Lurrazalaren eta mantuaren arteko muga bi fenomeno fisikoz azaldu daiteke. Alde batetik, etenune bat dago abiadura sismikoan, Mohorovičić etenunea bezala ezagutzen dena. Uste da fenomeno hau arroken konposizioen aldaketagatik dela, batzuk feldespato plagioplasikoz (goi aldean kokatuta dagoena) osatuta eta beste batzuk feldespatoa ez dutenak (beheko aldean). Bestetik, desjarraitasun kimiko bat dago dortsal ozeanikoen hondoetan behatu dena.

Mantua 
Mantua lurrazalaren eta nukleoaren artean dagoen geruza da. 2900 kilometroko sakonerara iristen da. Planetako geruzarik handienean bihurtzen duena. Mantua batez ere peridotitaz osatua dago. Behe mantuan presioa 1,4 M atm-koa da. Lurrazalarekin konparatuz mantuak magnesio eta burdin kantitate handiagoa du. Tenperatura altuek eragiten dute silizeozko materialak behar adina harikor izatea jariatzeko. Lurrazalaren eta mantuaren arteko banaketa Mohorovičić etenunean gertatzen da. Mantua goi eta behe mantuan banatu daiteke. Biak ezberdintzen dituen puntua Repetti etenunea da. Mantuaren konbekzioa plaka tektonikoen mugimenduen araberakoa da. Sustantzia baten fusio puntua eta likatasuna presioaren araberakoa da. Hortaz, behe mantua goiko mantuarekin konparatuz zailtasun handiagoa du mugitzeko baina fenomeno honetan garrantzia izan ditzakete aldaketa kimikoek.

Zergatik da barne nukleoa solidoa, kanpo nukleoa likidoa eta mantua erdisolidoa? 
Eragiten duten faktoreak gehien bat geruza bakoitzaren fusio puntu desberdinak dira. Hortaz gain, tenperaturaren eta presioaren igoerek lurrazaletik nukleorantz mugitzen garen bitartean. Lurrazalean, burdin eta nikel aleazioak baita silikatoak ere behar bezain hotzak daude solidoak izateko. Goi-mantuan, silikatoak normalean solidoak dira (nahiz eta puntu batzuetan urturik egon), baina tenperatura altuetan eta presio baxuetan aurkitzen dira, goi-mantuko arrokak likatasun nahiko baxua dute. Aldiz, behe-mantuan presioa altuagoa da eta horrek eragiten du likatasun handiagoa edukitzea goi-mantuarekin konparatuz. Kanpo nukleoa, burdinaz eta nikelez osatuta dago, eta likidoa da bere presioa izan arren. Mantuko silikatoek baino fusio puntu baxuagoak dituztelako. Barne nukleoa solidoa da bere presio altua dela eta.

Nukleoa 
Nukleoa 3.475 kilometroko lodiera duen geruza bat da. Mantutik Gutenberg etenuneak bereizten du. Lurraren bataz besteko dentsitatea 5515 kg/m3-koa da. Datu honek eguzki sistemako planetarik dentsoenean bilakatzen du. Kontuan izanda lurrazalaren bataz besteko dentsitatea 3000 kg/m3-koa dela gutxi gorabehera, nukleoa osatzen duten materialak oso dentsoak dira. Nukleoa gehien bat burdinaz (Fe, % 80) eta nikelez (Ni) osatuta dago.

Nukleoa bi zatitan banatzen da: kanpo nukleoa eta barne nukleoa. Bien arteko ezberdintasuna Lehmann etenunean ematen da. Barne nukleoa 1220 km-ko erradioa du eta solidoa da. Inge Lehmannek aurkitu zuen 1936-an. Kanpo nukleoa, aldiz, likidoa da eta 3400 km-ko sakonera du. Kanpo nukleoa barne nukleoa inguratzen du.

Uste da, kanpo nukleoaren konbekzio mugimenduak lurraren errotazio mugimenduekin konbinaturik kanpo magnetismoa egotearen arduradun direla. Barne nukleo oso bero dago kanpo magnetismoa iraunkor mantentzeko baina segur aski egonkortzen du kanpo nukleoak sortutakoa.

Duela gutxiko zenbait probek erakusten dute barne nukleoa planeta baino azkarrago biratzen duela. 2005-eko abuztuan geofisiko talde batek Science aldizkarian argitaratu zuten barne nukleoak urtero planetak baino 0,3 eta 0,5 gradu gehiago biratzen duela. Azken aldiko teoria zientifikoek lurreko tenperatura-gradientea esplikatzen dute. Elementu erradioaktiboen desintegrazioa eta barne nukleoa hoztearen eraginez gertatzen da.

Eredu geodinamikoa

Litosfera 
Litosfera (antzinako grezieratik: líthos, «harri» + sféra, «esfera») Lurtar motako planeten eta satelite naturalen kanpoko geruza gogorra da, eta beren propietate mekanikoek definitzen dute. Lur planetan lurrazalaz eta mantuaz dago osatua eta izaera elastikoa du. Geruza hau bere konposizio kimikoaz eta mineralogiaz dago definitua.

Litosfera plaka tektonikoetan azpibanatua dago. Honen gaineko zatiak kimikoki atmosfera, hidrosfera eta biosferarekin erreakzionatzen du, lur eraketa prozesuaren bitartez pedosfera eratuz. Litosferaren azpian astenosfera dago, ahulagoa, beroagoa eta sakonera handiagoko mantuaren zatia dena. Litosfera-Astenosfera muga hauen erantzuteko eraren arabera definitu daiteke: litosfera zurruna mantentzen da periodo luzeetan zehar, non elastikoki deformatzen den; astenosfera, ordea, erraz deformatzen da. Paisaiaren eraketa iraganean eta gaurkotasunena aztertzen duen zientziari geomorfologia deitzen zaio.

Bi litosfera mota daude:
 Litosfera ozeanikoa lurrazal ozeanikoari lotua da, eta arro ozeanikoetan dago. Dentsitatea 2,9 g/cm³ -koa da. Litosfera ozeanikoak 50-140 kilometroko lodiera du.
 Litosfera kontinentala lurrazal kontinentalarekin dago lotuta. Dentsitatea 2,7 g/cm³ da. Litosfera kontinentalak 40–280 kilometroko lodiera du eta hauen 30-50 km lurrazala dira.

Litosfera ozeanikoa

Litosfera ozeanikoaren osagaiak nagusiki lurrazal mafikoa eta mantu ultramafikoa (peridotita) dira, eta litosfera kontinentala baina dentsoagoa da. Litosfera ozeanikoa loditu egiten da urteak igaro ahala eta ozeano-erdiko gailurretik urruntzen den ahala. Lodiera hozte prozesu baten bitartez gertatzen da, astenosfera beroa mantu litosferikoak bihurtzen da eta litosfera ozeanikoa oso lodia eta urteekin dentsoa bihurtzea eragiten du.

Astenosfera litosfera ozeanikoa baino dentsoagoa da hamar milioika urteetan zehar, baina horren ondoren litosfera ozeanikoa dentsoagoa bilakatzen da. Hau, lurrazal ozeanikoa kimikoki astenosfera baino arinagoa delako gertatzen da, baina mantuaren kontrakzio termikoek astenosfera baino dentsoagoa egiten dute. Litosfera ozeaniko zaharren ezegonkortasun grabitazionalak litosfera ozeanikoa litosferaren azpian sartzea eragiten du subdukzio zonetan. Litosfera ozeaniko berria etengabe sortzen da eta subdukzio zonetan berriro ere mantura bueltatzen da. Ondorioz, litosfera ozeanikoa kontinentala baina askoz gazteagoa da: litosfera ozeaniko zaharrenak 170 milioi urte ditu, litosfera kontinental batzuek, ordea, bilioika urte dituzte.

Astenosfera 
Astenosfera (antzinako grezieratik: asthenḗs “ahula” + sféra “esfera”) Oso likatsua eta mekanikoki ahula den Lur planetaren goi mantuko zonaldea da Astenosfera. Litosferaren azpian kokatzen da, lurrazaletik 80–200 kilometrora. Litosfera-Astenosfera mugari LAB deitzen zaio. Astenosfera ia guztiz solidoa da, nahiz eta zati batzuk urtuak egon ahal izan. Astenosferaren behe muga ez dago guztiz ondo definitua. Honen lodiera orokorrean tenperaturaren menpe dago. Hala ere, astenosferaren erreologia deformazio tasaren menpe dago. Zonalde batzuetan astenosferak 700 kilometrorainoko tamaina izan lezake, eta basaltoaren eraketa puntutzat jotzen da (MORB).

Astenosfera goi mantuko zatia da, litosferaren azpian kokatua eta plaka tektonikoen mugimenduan eta egokitzapen isostatikoetan dago murgildua. Litosfera-Astenosfera muga 1300 °C-tan dago, zurrun mantentzeko tenperatura baino altuago eta harikor jokatzeko baino tenperatura baino baxuago. Onda sismikoak nahiko motel igarotzen dira astenosferatik litosferarekin konparatuz, horregatik abiadura gutxiko zona deitzen zaio (). Abiadura jaitsiera hori litosferatik astenosferara, bigarren horretan dagoen zona urtuaren eraginez izan daiteke. LVZren behe muga 180–220 kilometrora dago; astenosferaren amaiera, ordea, 700 kilometrora.

Astenosferaren goiko zatia, Lurraren lurrazaleko plaka litosferikoak mugitzen diren zona dela pentsatzen da. Astenosferaren presio eta tenperatura egoeraren ondorioz, arrokak harikor bihurtzen dira, cm/urteko deformazio tasetan mugitzen. Astenosferaren gainean, deformazio tasa berean, arrokak elastikoki portatzen dira, hauskorrak bilakatuz eta akatsak sortuz. Pentsatzen da litosferak astenosferaren gainean flotatzen duela, plaka tektonikoen mugimendua eraginez.

Mesosfera 
Mesosfera edo behe mantua, Geologian, litosfera eta astenosferaren azpian dago, kanpo nukleoaren gainean (ez da atmosferaren geruzarekin nahastu behar, desberdinak baitira). Goiko muga onda sismikoen igoera azkarra bezala dago definitua, 660 kilometrora. Sakonera honetan, ringwoodita (gamma-(Mg,Fe)2SiO4) Mg-Si perovskita eta ferroperiklasan deskonposatzen da. Erreakzio honek goi eta behe mantuen arteko muga markatzen du. Mesosferaren basean “D zona” dago, eta mantu-nukleo mugan, 2.700–2.890 kilometrora. Mineralak dentsoagoak bilakatzen dira euren konposaketa aldatu gabe.

D geruza 
D geruza mesosferaren eta endosferaren arteko trantsizio aldea da. Arrokak asko berotu eta litosferaraino igo daitezke sumendiak sortuz. Nukleo-mantu muga (CMB, Core-mantle boundary) Lurraren silikato mantu eta burdin nikel kanpo nukleo likidoaren artean kokatzen da. Muga lurrazaletik 2.891 kilometrora dago kokatua, gutxi gorabehera. Muga ikusi daiteke bertan gertatzen diren uhin sismikoen abiadura aldaketei esker. Etenune hori, mantu solido eta nukleo erkidearen ondorio da. P uhinak askoz motelagoak dira kanpo nukleoan mantu sakonean baino, eta S uhinak ez dira existitzen nukleoaren zati likido guztian zehar. Behe mantuko 200 2.891 kilometrora dago kokatua ko mugaren gaineko geruza D'' izenaz da ezaguna (D prima prima) eta batzuetan eztabaidatzen da ea muga ere horren zati den ala ez. D geruzaren hondoan abiadura sismikoaren aldaketak aurkitu dira, Gutenberg etenunea deiturikora iristean.

Endosfera 
Endosfera eredu geostatikoko nukleoaren parekoa da. Lurraren azkeneko geruza da. Bere limiteek nukleoaren geruza kimikoekin kointziditzen dute. Endosfera izaera fisikoko bi zatiz dago eratua:
 Kanpo endosfera: Lurrazaletik 2.900–5.770 kilometro barnealdera kokatua. Egoera likidoan dago, bertan dagoen tenperatura eta presioaren eraginez metalak urtuak mantentzen direlako.
 Barne endosfera: 5.770 kilometroko sakoneratik lurraren erdiguneraino doa. Nahiz eta kanpo endosfera bezala osatua egon, barne endosfera egoera solidoan dago. Metalen fusio puntua presioa handitzean asko handitzen da, nahiz eta barne endosferan tenperatura kanpo endosferan baino altuagoa izan, aleazioaren fusio puntua barne endosferaren tenperatura baino altuagoa da eta, beraz, aleazioa ez da urtzen.

Kontinenteen jitoa 

Kontinenteen jitoaren teoriaren arabera, duela 200 milioi urte lurrazala kontinente bakarraz osaturik zegoen, mantuaren gainean flotatzen zegoena. Kontinente hari pangea deitzen zaio.

Lurraren biraketak eraginik, lur multzo bakar hori mugitzen eta puska handitan hausten hasi zen, harik eta puzzle handia osatu arte. Puska handi bakoitzari plaka tektonikoa esaten zaio.

Plaka tektonikoak oso geldo mugitzen dira, baina horietako bik elkarren artean talka egin eta plaka horietako bat jaso daiteke mendikate handi-handiak sortuz, eta bestea, aldiz, hondora daiteke ozeano-fosa sakonak eratuz.

Bi plaken arteko harreman aldeak oso ezegonkorrak dira, eta alde horietan ere handiagoak izaten dira Lur barneko mugimenduak. Mugimendu horiek eraginik, kanpoaldean lurrikarak eta sumendiak gertatzen dira.

Garapen historikoa 

1692. urtean Edmond Halleyk (Philosophical Transactions of Royal Society of London aldizkarian argitaratutako artikulu batean') ideia hau proposatu zuen: 500 milietako lodiera duen estalki huts batez, bi barne-geruza dituena, zentrokideak, barne nukleo baten inguruan formaturiko Lurra. Geruzen diametroa bat etorriko zen Artizarraren, Marteren eta Merkurioren diametroekin. Halleyren proposamena oinarrituta dago Isaac Newtonek emandako Lurraren eta Ilargiaren arteko dentsitate erlatiboaren balioetan, Principia (1687): «Isaac Newtonek demostratu du Ilargia gure planeta baino solidoagoa dela, 9-tik 5-era», adierazi zuen Halley «zergatik ezin dugu suposatu gure planetaren 4/9-a hutsa dela?».​

1818. urtean, John Cleves Symmesek aditzera eman zuen Lurra gainazal huts batez sortua zegoela, 1300 km-ko lodiera duena, 2300 km-tako irekidurekin bi poloetan. Barnealdean beste lau geruza egongo ziren, hauetako bakoitza ere poloetara irekita. Julio Verne, Lurraren bihotzeraino liburuan, izugarrizko barne-leizeak irudikatu zituen, eta William Reedek Poloetako mamuetan Lur huts bat irudikatu zuen.

Idazle fededun batzuk Lur esferikoaren ideiari eutsi zioten, baina ez zuten onarpen askorik jaso. Flat Earth Societyk («Lur Lauaren Elkartea»), lehenago Charles K. Johnsonek zuzendua, gogor lan egiten du Estatu Batuetan teoria bizi mantentzeko, eta milaka jarraitzaile dituztela ziurtatu dute. Ingalaterrako eta Estatu Batuetako kristau batzuk ere saiatu ziren teoria hau berpizten.

Erreferentziak

Kanpo estekak 

Lurra