Inge Lehmann 1888 - 1993 Jordens kerne

Inge Lehmann: Jordens kerne

Inge Lehmann var en ukuelig seismolog, der trods et mandsdomineret forskningsmiljø blev en af verdens største kvindelige forskere. Ved hjælp af jordskælvsdata viste hun, at jorden har en fast indre kerne.

Se filmen om Inge Lehmann

Personen Inge Lehmann

Kun en pige

Inge Lehmann

Inge Lehmann

Inge Lehmann er måske den største danske videnskabskvinde nogensinde og en af de mest berømte seismologer i verden. Med primitive redskaber og uden en ph.d.- eller professorgrad satte hun den mandsdominerede seismologiske elite på plads ved at hævde, at Jordens indre ikke var flydende, men havde en fast kerne i midten.

Inge Lehmann blev som så mange andre store videnskabsfolk født ind i en indflydelsesrig familie. Hendes far var et stort forbillede som professor i psykologi og grundlægger af den eksperimentelle psykologi til Danmark.

Hun kom på en fremsynet privatskole, hvor piger og drenge blev undervist og behandlet ens. Pigerne spillede fodbold, og drengene lærte husgerning. Herefter læste hun matematik på Københavns Universitet og tog siden til Cambridge i England for at læse videre. Her blev det stramme kvindesyn og arbejdsbyrden dog for meget for den unge kvinde, og efter et år tog hun tilbage til København.

Syv år gik der før Inge Lehmann genoptog sine studier og endelig fik sin kandidatgrad i matematik i 1920. For kvinder var matematikvejen dog blind i starten af 1900-tallet. Det var den fineste af alle videnskaber og på det tidspunkt forbeholdt mænd. I stedet kastede hun sig over seismologien og blev en af de dygtigste i verden til at læse seismogrammer af jordens rystelser fra for eksempel jordskælv.

Forskning i fritiden

Inge Lehmann blev i 1925 ansat som assistent for geodæt Niels Erik Nørlund og hjalp med at opbygge seismologiske stationer i Danmark og Grønland. Tre år efter blev hun chef for den seismologiske afdeling ved Geodætisk Institut.

Hun var dog ansat i en administrativ stilling og måtte presse forskningen ind, når der var tid. Hendes nysgerrighed drev hende alligevel til at udvikle sine egne videnskabelige teorier. Ofte foregik det i fritiden i sommerhuset, hvor seismogrammerne omhyggeligt blev kategoriseret og opbevaret i OTA Solgryn-æsker.

I 1936 fik hun sit videnskabelige gennembrud, da hun udgav forskningsartiklen ”P’”. Heri beskrev hun Jordens kerne som en flydende suppe med en indre kerne i midten. Hidtil havde man troet, at kernen kun var flydende.

Da artiklen ”P’” udkom, fremgik det ikke, at forfatteren var en kvinde, og mange af datidens store videnskabsmænd nægtede simpelthen at anerkende, at der stod en kvinde bag så vigtig en opdagelse.

Stjerne i USA

I Danmark gik tingene dog sin vante gang. Inge Lehmann måtte stadig kun forske i fritiden, og hun følte sig overset af sine mandlige kollegaer og chefer. I 1951 kom den berømte geolog Maurice ”Doc” Ewing til København, og han overtalte hende til at tage med til USA og forske på det prestigefylde Lamont Geological Observatory under Columbia University. Her blomstrede hun så meget op, at hun valgte at lade sig pensionere i Danmark og i stedet opholde sig i USA ad flere omgange over en årrække fra 1953.

Til trods for at Inge Lehmann var i 60’erne, var det i USA, hun havde sin storhedstid. Hun oplevede for første gang at blive anerkendt som den verdensstjerne, hun var. Hun beundredes af sine kollegaer, og forskningsmæssigt lavede hun flere gennembrud. Hun opdagede den såkaldte Lehmann-diskontinuitet, som er en materialegrænse 190-250 kilometer under jordoverfladen, og hun så, at seismiske bølger udbreder sig forskelligt i gamle og unge dele af Jordens geologi. Den viden brugte det amerikanske forsvar blandt andet til at udregne, hvor kraftige de sovjetiske atombomber var, da sprængningerne gav udslag på seismograferne.

Inge Lehmann udgav sin sidste videnskabelige artikel som 99-årig. Gennem hele sin karriere havde hun et skrøbeligt helbred og døjede ofte med, hvad man i dag ville kalde stress. Hun var lydfølsom og holdt sig for det meste for sig selv. Hun fik aldrig mand og børn.

Inge Lehmann blev ikke båret frem af kollegaers og mentorers rygklap, men af en indre kerne af stædighed, intelligens og egenrådighed. Hun var dog ikke ligestillingsforkæmper, og hun udtrykte aldrig bitterhed offentligt over sin manglende anerkendelse som kvindelig forsker. Til gengæld erindrer hendes grandnevø Niels Groes følgende citat fra hende: ” Hvis du vidste, hvor mange uduelige mænd jeg har måttet kæmpe mod – forgæves.”

Opdagelsen

Den indre kerne

Inge Lehmann opdagede Jordens indre kerne med kun få seismogrammer, som hun selv indhentede. Hun mente nemlig, at for mange seismogrammer læst af for mange forskellige forskere ville give upålidelige resultater.

Under et jordskælv ryster jorden og udsender trykbølger, ligesom hvis man slår på en klokke og den bagefter dirrer og runger. Nogle af trykbølgerne forplanter sig ned i jorden og kan aflæses med fintfølende seismografer på andre dele af kloden.

P- og S-bølger

Seismografer registrerer to typer bølger: P (primærbølger) og S (sekundærbølger).

P-bølger når først frem til seismografen og kaldes for længdebølger. De skiftevis strækker og presser materialet sammen, som var det en fjeder. De bevæger sig parallelt med bevægelsesretningen af jordskælvet.

S-bølger er tværbølger og langsommere end P-bølger. De får materialet til at gynge fra side til side og bevæger sig vinkelret på bevægelsesretningen.

S-bølger kan kun bevæge sig i fast materiale, så da man i starten af 1900-tallet observerede, at S-bølger ikke kunne gå gennem kernen, mente man, at kernen måtte være flydende.

Ved at nærstudere P-bølgerne modbeviste Inge Lehman dog den teori.

P-bølger brydes ved en materialeovergang, som fra ler til sten eller fra flydende til fast materiale. Hvis Jordens kerne er flydende, vil der derfor være steder på Jorden, hvor P-bølger ikke kan nå frem kaldet P-bølge skyggezonen. Men hvis P-bølgerne til gengæld bliver afbøjet af en fast indre kerne, så vil enkelte af dem alligevel finde vej til skyggezonen.

I 1929 ramte et kraftigt jordskælv New Zealand, og i skælvets skyggezone stod nogle af Inge Lehmanns seismografer – blandt andet i København. På seismogrammerne så hun små svage P-bølger. Hun så det samme fænomen på seismogrammer fra andre jordskælv, og det ledte hende til at konkludere, at der inde i den flydende kerne måtte være en fast.

Inge Lehmann opdagede, at svage P-bølger alligevel dukkede op i skyggezonen. Det måtte betyde, at de var blevet afbøjet af en fast indre kerne og dermed havde skiftet retning.

Inge Lehmann opdagede, at svage P-bølger alligevel dukkede op i skyggezonen. Det måtte betyde, at de var blevet afbøjet af en fast indre kerne og dermed havde skiftet retning.

P-bølgerne måtte med andre ord have ramt en grænse mellem to materialer – fast og flydende – for at kunne ændre retning og dukke op på Inges seismogrammer fra skyggezonen.

Nutiden

Magnetfelt og varme

Først i 1970’erne blev Inge Lehmanns teori om den indre faste kerne endelig bevist, da nye mere følsomme seismografer afslørede flere P-bølger i skyggezonen.

Efter Inge Lehmanns opdagelse har det også vist sig, at der er en sammenhæng mellem den faste kerne og Jordens magnetfelt.

Både den indre faste kerne og den ydre flydende kerne består hovedsageligt af jern og er tilsammen større end Månen. Her er ligeså varmt som på Solens overflade med omkring 5.700 grader celsius. Fordi Jorden roterer, og kernens jernholdige dele har forskellige temperaturer, tryk og tilstandsforme, så skabes der elektriske strømme, som igen danner et magnetfelt. Hvordan Jordens kerne og magnetfeltet præcist hænger sammen er dog stadig uklart.

Siden Inge Lehmanns opdagelse har vi også fundet ud af, at den faste kerne sandsynligvis ikke var der ved Jordens skabelse. Først senere er et lille stykke af den flydende kerne hærdet på trods af de ekstreme temperaturer. Det skyldes, at trykket samtidig er så stort, at jerns smeltepunkt stiger. Trykket er mindre i den ydre kerne, og derfor er den flydende.

I dag tror seismologerne også, at den indre kerne vokser, fordi noget af den flydende jern i den ydre kerne afkøles uden på den indre kerne og derved bliver fast. På et tidspunkt vil hele kernen derfor blive fast i takt med, at Jorden afkøles, men hvis nogen tror, det kan opveje den globale opvarmning, så tro om igen. Jordens indre afkøles med 100 grader over en milliard år.

Ny forskning: På opdagelse i jordens indre

Klodens mægtigste kræfter har altid fascineret Joanna Gerlings. Derfor prøver hun som geofysiker at finde ud af, hvorfor vores verden ser ud, som den gør. Af: Mathias Nielsen, Experimentarium

Joanna Gerlings. - Foto: Markus Fink

Joanna Gerlings. – Foto: Markus Fink

Den cirka 100 meter store blikdåse af et forskningsskib vugger let mellem isbjergene i havet ud for Grønland. Joanna og resten af besætningen arbejder koncentreret. Det er nu det gælder. En stor luftkanon skal fyre en bølge luft mod havbunden og forhåbentlig afsløre, hvordan jordlagene her er opbygget, og hvad de består af.

Luftkanonen flyder efter skibet sammen med en masse måleinstrumenter. De er fintunede og alt parat. Joanna kigger ud over rælingen og ned på det iskolde hav, hvor der pludselig lyder et stort ”blob”. En vældig boble rejser sig på overfladen, hvor kanonen er gået af. Nu er det op til hydrofonerne at optage de trykbølger, der bliver reflekteret i jordlagene, før Joanna og hendes forskerkollegaer kan gå i kødet på dataene.

Joanna Gerlings er geofysiker. Hun arbejder med at aflure planetens dybe hemmeligheder. Hvorfor ser landskabet ud, som det gør? Hvad er det egentlig for nogle uhyggeligt store kræfter, der har skabt Jorden – og som hele tiden former og ælter den om?

Klodens kriminalkommissær

Langt fra hvaler og isbjerge sidder Joanna på sit kontor hos De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland, forkortet GEUS. De data, hun har været med til at indsamle ud for Grønlands kyster, analyserer hun her i København.

”Nogle af de vildeste øjeblikke i mit arbejde er, når jeg sidder her, og det pludselig går op for mig: ’Hallo, det er jo sådan det hænger sammen!’ Så føler jeg mig næsten som en slags kriminalkommissær eller detektiv,” siger hun.

Joanna har blandt andet arbejdet på at beskrive processen bag, at kontinentalplader bliver trukket og strakt ved Canadas kyst. Når de enorme plader strækkes og skilles af naturkræfterne kommer der magma til overfladen, og der dannes ny oceanskorpe.

Lige nu kigger Joanna på skorpens strukturer rundt om Grønland. Det kan måske blive en brik i puslespillet til at forstå, hvordan Atlanterhavet er blevet skabt.

Frøet blev sået på efterskolen

Spørgsmålene har altid rumsteret i hovedet på Joanna: hvordan hænger Jorden egentlig sammen? Og hvad er det for kæmpestore kræfter, der former den? Et foredrag på efterskolen gjorde nysgerrigheden endnu større.

”Der kom en seismolog fra GEUS ud på min efterskole og fortalte om, hvordan det hele hænger sammen, og hvordan Jorden er bygget op. Han var en dygtig fortæller, og kunne forklare tingene, så alle forstod det. Det fangede mig!” siger Joanna.

Da hun efter efterskole og HF skulle i gang på universitetet var geofysik dog ikke det stensikre valg.

”Der var egentlig rigtig mange ting, der interesserede mig. Jeg vidste bare, at jeg ikke gad sidde på et kontor foran en computerskærm resten af mit liv. Jeg vil ud i naturen og se verden,” siger hun.

På togt

Da Joanna blev færdig som kandidat i geofysik fra Niels Bohr Instituttet drog hun til Canada for at skrive sin ph.d. Her var hun blandt andet på ekspedition på et forskningsskib ud for den canadiske østkyst og kom for alvor med i felten. Senest har hun været på togt ved Grønlands vestkyst og har i alt været på seks forskningsekspeditioner.

Joanna Gerlings ombord på et ekspeditionsskib i Grønland, hvor hun er igang med at teste et instrument. - Foto: Karsten Gohl

Joanna Gerlings ombord på et ekspeditionsskib i Grønland, hvor hun er igang med at teste et instrument. – Foto: Karsten Gohl

”På togterne kan jeg se, hvordan dataene bliver indsamlet. Jeg får en meget bedre fornemmelse af, hvad det egentlig er, jeg kigger på hjemme på kontoret. Og så er naturen selvfølgelig helt vild, Grønland er jo sindssygt smuk!” siger Joanna.

Tidsmaskine

Som geofysiker kan Joanna kigge både frem og tilbage i tiden. Hun måler, hvordan de bølger, som luftkanonen sender ned gennem Jorden bliver reflekteret. Sådan kan hun se, hvordan strukturen ser ud i jordlagene mange kilometer under os.

”Vi prøver at få en ide om, hvordan Jorden er kommet til at se ud, som den gør i dag. Samtidig vil vi også gerne finde ud af, hvordan landskabet vil forandre sig i fremtiden,” siger hun.

Hun drømmer om grundlæggende at forstå, hvordan verden hænger sammen. Selvom man godt kan tabe pusten af de kæmpestore dimensioner, som arbejdet som geofysiker foregår i, er det også netop, hvad der gør det hele så spændende for Joanna.

”Man bliver pludselig klar over, hvor små vi mennesker egentlig er på den her planet,” siger hun.

Se mere