Bruker e-infrastrukturressurser til å studere jordas indre

Jorda er et komplekst og dynamisk system, og prosessene i jordas indre kan få katastrofale følger for mennesker i form av jordskjelv og vulkanutbrudd.

En forskningsgruppe ved Universitetet i Oslo bruker e-infrastruktur og superdatamaskiner til å undersøke sammenhengen mellom prosessene i jordas indre og prosessene som foregår på overflaten. Målet er å få en bedre forståelse av hvordan jorda fungerer, samt å forstå hvordan jorda har utviklet seg til å bli den unike planeten den er i dag.

Å observere det utilgjengelige

Selv om jordas indre ikke kan observeres direkte, har mye informasjon om dens struktur blitt utledet fra studier av global seismisk tomografi.

Dynamikken i jordas indre kan nå utforskes ved hjelp av høyoppløselig datasimulering

Basert på matematiske likheter med medisinsk røntgenstråling ved CT-skanning, sørger seismisk tomografi for viktige observasjonelle begrensninger av den nåværende tilstanden av heterogenitet i jorda. Slike studier har avdekket en radialt stratifisert jord, inndelt i skorpe, mantel og ytre og indre kjerne.

Mantelen er jordas største lag. Den utgjør nærmere 84 prosent av planetens totale volum og 67 prosent av massen.

Et grunnleggende mål for forskerne ved Senter for Jordens utvikling og dynamikk (CEED) ved Universitetet i Oslo (UiO) er å forstå mantelens komplekse struktur og dynamikk. Dette skyldes at mantelens atferd har viktige implikasjoner for mange aspekter ved jord- og romvitenskap, inkludert jordskjelvmekaniser, vulkanske systemer, planetarisk utvikling og klimaendringer.

Matematiske modeller

Mantelens konveksjon kan beskrives i matematiske modeller, og grenen av vitenskapen om jorda som arbeider med numerisk modellering har hatt betydelig utvikling det siste tiåret. Dette har resultert i at det nå finnes detaljerte datamodeller av mantelen, og dynamikken i jordas indre kan utforskes ved hjelp av høyoppløselig datasimulering.

Ved hjelp av detaljerte numeriske koder som beskriver mantelkonveksjon og andre dynamiske jordprosesser, bruker en allsidig forskergruppe ved CEED superdatamaskinene Abel ved UiO og Stallo ved NTNU til å lage intrikate datamodeller av jordas indre.

Slike numeriske modeller kan brukes til å studere planetens utvikling, samt utviklingens rolle for nåværende overflateobservasjoner. Det er mantelens utvikling som forskerne ved CEED er interessert i.

Data fra flere geo-disipliner

Nøyaktig hvordan fikk jordas mantel strukturen den har i dag? Har mantelen alltid sett lik ut, eller har den utviklet seg over tid som følge av konveksjon?

Et av forskningssenterets hovedoppdrag er å utvikle en jordmodell som forklarer hvordan mantelprosessene driver platetektonikk. For å oppnå dette blir nå en metode for å integrere data fra flere geo-disipliner tatt i bruk ved CEED.

Metoden kombinerer de komplementerende teknikkene seismologi, geokjemi og paleomagnetisme. En multidisiplinær tilnærming er nødvendig siden jordas indre er utilgjengelig.

Det er de sterke numeriske ferdighetene kombinert med kryssdisiplinær geologisk og geofysisk ekspertise, samt tilgang til superdatamaskinene Abel og Stallo, som gjør det mulig for CEED å skape høyoppløselige og detaljerte dynamiske modeller av planeten vår.

Ved hjelp av disse modellene jobber CEED mot å få en bedre forståelse av hvordan jorda har utviklet seg til å bli den unike planeten som vi lever på i dag.

Dette er et utdrag fra en artikkel skrevet av forskere fra CEED – Senter for Jordens utvikling og dynamikk ved UiO, som opprinnelig ble publisert i Meta Magazine av Uninett Sigma2 i 2015.

Les mer om forskning og e-infrastruktur på Uninett Sigma2s blogg