Срце Земље

Тајна за коју ће бити потребно још пуно времена да је човјек спозна из прве руке. Но и без да само зашли у дубине овог невјеројатног царства, о Земљиној унутрашњости знамо поприлично много.

Људи су корачали широм планете, освајали земљу, летели небом и заронили у најдубље делове океана. Своје смо представнике послали и на Месец, али у Земљиној унутрашњости никада нисмо били, пише ББЦ.

Нисмо се ни приближили довољно да бисмо увидели какве тајне скрива срце наше планете чије се средиште налази на дубини од око 6.000 километара. Највећа дубина коју смо икада досегли износи 12.262 метра, колико и Колска супердубока бушотина која се налази усред пусте тундре полуострва Кола на самом северу Еуропе, а коју су ископали совјетски научници у периоду од 1970. до 1989. године.

Сви догађаји које приписујемо Земљиној унутрашњости десили су се при самој површини.Лава која излази из вулкана отапа се само неколико километара у дубини. Чак и дијаманти за чије је обликовање потребан изузетно висок притисак, налазе се на дубини од отприлике 500 километара.

Проћи ће још много времена пре него што човек открије у потпуности шта све крије Змељина унутрашњост, али без обзира на то што још нисмо зашли у дубине овог невероватног царства, о Земљиној унутрашњости знамо прилично много, без иједног физичког доказа.

Како смо то открили, објашњава проф. Сајмон Редферн стручњак са Универзитета у Кембриџу у Великој Британији.

Масу Земље можемо да израчунамо посматрајући њену гравитациону силу и објекте који се налазе на њеној површини. Према тим прорачунима, маса земље износи 5,97 x 1024 килограма, односно 59 и још 20 нула.

“Густина материјала на површини Земље много је нижа од просечне густине целе Земље, па се може закључити да у њеној унутрашњости постоји нешто много гушће”, рекао је Редферн.

Следеће питање је од којих тешких метала се Земља састоји. Познато је да више од 80% Земљиног средишта чини гвожђе. Главни доказ за то су велике количине гвожђа у свемиру који нас окружује. Гвожђе је један од десет најчешћих елемената које проналазимо у нашој галаксији, а пронађен је и у метеорима. Гвожђа има и на површини Земље, и то у прилично великим количинама. Стога теорија која објашњава настанак Земље наводи и како је пре 4.5 милијарди година велика количина гвожђа некако пронашла свој пут у средиште Земље.

Управо је средиште Земље, барем се тако претпоставља, најтежи и најмасивнији део наше планете. Познато је да је гвожђе релативно густ елемент у нормалним условима, али се под екстремним притиском којим је подвргнуто у Земљиној унутрашњости, дроби и постаје још гушће. Управо то објашњава Земљину масу, и доказује да се у унутрашњости земље налази велика количина овог метала.

Како је гвожђе доспело у унутрашњост Земље?

Гвожђе је дословно гравитирало у Земљину унутрашњост, али начин на који је то тамо доспело годинама је интригирао научнике, а онда је стигао одговор.

Остатак Земљине унутрашњости чине стене сачињене од силиката кроз које растопљено гвожђе проналази пут према утроби. Слично се догађа и са водом када протече кроз масну површину и стежући се у капљице путује кроз земљу. Гвожђе путује у маленим, назовимо их резервоарима, избегавајући разлевање у велике раширене потоке.

Решење протока гвожђа 2013. понудила је Венди Мао са Стенфорд универзитета у Калифорнији. У својем раду је поставила питање шта се догађа са гвожђем приликом сусрета са силикатима и шта се догађа када обоје дођу у сусрет са екстремним притиском којем су изложени дубоко испод Земљине површине.

“Притисак заправо мења структуру и својства гвођжа које се затим при додиру са силикатима другачије понаша. У условима који се налазе у Земљиној дубини, при високом притиску, топи се његова структура”, објаснила је Мао.

У својем раду предлаже решење према којем се гвожђе поступно провлачи кроз стене Земље, а процес путовања до средишта траје милионима година.

Како знамо величину језгра?

Након што смо сазнали састав Земљиног језгра, следеће питање које се намеће је како знамо његову величину? Како знамо да почиње на 300 километара дубине? Одговор нам је дала сеизмографија. Тачно је да земљотреси могу да буду деструкнивни, али из њих можемо много да научимо.

У тренутку земљотреса, справе које је израдио човек примају сигнале у облику радио-таласа који се шире планетом. Сеизмолози мерећи вибрације и подрхтавање тла долазе до разних спознаја – као кад бисмо на једној страни Земље ударили великим чекићем, а затим на другом крају ослушкивали произведени звук.

“Земљотрес у Чилеу из 1960. био је од велике помоћи при прикупљању података о унутрашњости Земље”, објашњава Редферн и додаје како с обзиром на путању којом се те вибрације шире, пролазе кроз различите делове Земље, што утиче на звук који на крају можемо да чујемо.

У ранијој сеизмолошкој историји забележен је нестанак неких вибрација, такозвани ‘С-таласи’ за које се очекивало да ће се појавити на другој страни Земље. Али, нестали су без трага. Разлог за то је једноставан. ‘С-таласи’ могу да одекну кроз чврсти, крути материјал, али не и кроз течности. Стога су ‘С-таласи’ на својем путу ширења кроз Земљину унутрашњост морали да наиђу на нешто течно. Сеизмолози су вешто бележили сваки такав нестали талас и на крају израчунали да се на око 300 километара дубине стене и камење топе и претварају из чврстог у течно агрегатно стање. Управо то сугерише да центар Земље чини густа али течна материја. Али постоји још нешто.

Данска сеизмографкиња Инге Лехман открила је 30-их година прошлог века постојање још једне врсте таласа – ‘П-таласе’ који неочекивано путују кроз Земљино средиште, њено језгро, а њихов је утицај видљив, односно осећа се на другом крају планете.

Лехман је дала решење за такво ширење таласа. “Земљино језгро подељено је у два слоја”, рекла је Лехманн. Према њеном открићу, унутрашњи слој Земљиног језгра почиње на око 5.000 километара дубине и заправо је у чврстом стању, док горњи слој језгра чине метали и стене, претворени у течности.

Овај предлог одговора на питање потврђен је 1970. године. Сеизмолози су детаљним анализама и напреднијом технологијом открили да ‘П-таласи’ заправо путују кроз средиште Земљиног језгра, а у неким случајевима бивају смањени, окрзнути, редуковани због наиласка на течност од које је састављен горњи део језгра. Доказано је да на крају ипак завршавају на другом делу планете.

Нуклеарно оружје као алат за учење

Нису само земљотреси ти који нас уче много чему. Сеизмолозима је у многим открићима помогао развој нуклеарног оружја. Детонације које произведе нуклеарна експлозија изазива настанак таласа на површини тла, као и у самом тлу, због чега многе нације користе услуге сеизмолога како би откриле војне активности на другом крају света.

Током Хладног рата таква пракса била је изузетно важна. Захваљујући земљама које се међусобно такмиче око нуклеарног наоружања, откривени су додатни детаљи и спознаје о унутрашњости наше планете Захваљујући њиховим прорачунима, данас можемо да нацртамо и објавимо Земљину структуру без страха од грешака.

Постоји растопљени спољашњи слој језгра који почиње отприлике на пола пута од Земљиног центра, унутар којег се налази чврсто језгро пречника око 1.220 километара. Али, ни то није све.

Питање температуре језгра једно је од најтежих. Све донедавно, одговор није постојао, али тај је проблем решила је Лидунка Вочадло са Лондонског универзитета. Термометар није могуће поставити тако дубоко, али у лабораторији можемо створити услове који су на снази у унутрашњости Земље.

Француски истраживачи су 2013. године дали најбоља предвиђања до сада. Тестирајући чисто гвожђе које је подвргнуто високом притиску и нешто вишој од половине претпостављене температуре која греје унутрашњост Земље, дошли су до занимљивих резултата.

Закључили су да тачка топљења гвожђа у унутрашњости Земље износи око 6.230 степени Целзијусових, али због присуства других метала, ипак је нешто нижа па износи око 6.000 степени, што одговара температури на површини Сунца.

Земља је успела да задржи своју температуру од почетка настанка, а топлоту добија захваљујући трењу густих материја од којих је сачињена, као и од распадања радиоактивних елемената. Али, сваких милијарду година Земљино језгро се охлади за око 100 степени Целзијусових.

Појава ‘П-таласа’

Земљина температура утиче и на брзину којом путују вибрације које изазивају зермљотреси. ‘П-таласи’ путују неочекивано споро кроз унутрашњост Земље, спорије него када би Земљино језгро било сачињено искључиво од гвожђа. То указује на постојање још неких метала у земљином језгру.

У питању би могао да буде никл, али научници напомињу да таласи кроз комбинацију гвожђа и никла не би путовали брзином којом путују сада. Вочадло и колеге сада разматрају могућност постојања других елемената попут сумпора и силицијума. До сада нико није дошао до задовољавајућег одговора на питање састава унутрашњег дела Земљиног језгра.

Вочадло зато покушава да путем компјутерске симулације материје унутрашњег дела језгра одгонетне шта се заправо тамо налази. Каже да тајна лежи у чињеници да унутрашњи део језгра одговара температури топљења. Као резултат, тачна својства материје могла да буду нешто другачија од онога каква би била да су чврстог стања. То би објаснило појаву споријег проласка таласа кроз Земљину унутрашњост.

Иако много знамо о унутрашњости наше планете, постоји низ загонетки које тек чекају на то да буду решене. Али, и без копања дубоких рупа, научници су успешно открили шта се налази хиљадама километара испод наших ногу.

Иако не размишљамо о њима, догађаји који се одвијају у средишту Земље од велике су важности за нашу планету. Земља има моћно магнетно поље управо захваљујући својем језгру. Непрестано кретање отопљеног гвожђа ствара електрични набој који служи као врста генератора за стварање магнетног поља које сеже дубоко у свемир.

Магнетно поље које Земљино језгро ствара штити нас од штетне соларне радијације. Да језгро није онакво какво је сада, магнетног поља не би било, а тек онда бисмо упали у праве проблеме, много веће од нашег незнања.