TEMA BROJA

O. Klajn

Put u središte Zemlje / Istraživanje na Dalekom istoku

Prodori u unutrašnjost planete

U najelitnije obrazovne institucije „Zemlje izlazećeg sunca“ spadaju univerziteti koje su osnovale carske vlasti, pre Drugog svetskog rata. Jedan od tih univeziteta je Tohoku, na severoistoč- nom delu ostrva Honšu. Nalazi se u najvećem gradu tog regiona, milionskom Sendaiju. Na ovoj uglednoj ustanovi deluje tim stručnjaka, predvođen geofizi- čarem Eiđi Ohtanijem.

Oni su sproveli niz eksperimenata u laboratorijskim uslovima na visokoj temperaturi i pod pritiskom kakav je u unutrašnjem jezgru naše planete. Eksperimenti su vršeni legurom gvožđa i nikla, izmešanom sa silicijumom. Stručnjaci su izveli zaključak da je silicijuma najviše u delu od 5 procenata, čiji sastav dosad nije proučen. Mešavina je promatrana rendgenskim zracima. Na kraju je utvrđeno da odgovara odlikama unutrašnjeg jezgra i da je silicijum dominantan u ostatku jezgra, što znači da je, po svemu sudeći, bilo dosta kiseonika u vreme formiranja Zemlje, pre četiri i po milijarde godina.

Pretpostavlja se da je jezgro tada počelo da se odvaja od stenovitih struktura. Tokijski institut za tehnologiju jedna je od najistaknutijih ustanova koje se bave naukom i tehnologijom u Japanu. Tu deluju stručnjaci Kenđi Ohta i Kei Hirose, koji su stali na čelo projekta na nivou cele države: istra- živali su električnu otpornost gvožđa pod visokim pritiskom i temperaturama. Iznenađujući rezultati su pokazali da starost jezgra Zemlje iznosi manja od sedamsto miliona godina? Istraživanje je pošlo od skorašnjih teorijskih studija.

Ohtin i Hiroseov naučni tim merio je električnu otpornost laserski zagrejanom dijamantskom pritisnom ćelijom, poznatom u nauci pod skra- ćenicom DAC. Reč je o napravi koja u eksperimentima omogućava sabijanje minijaturnih delova materijala pod izuzetno velikim pritiskom. Na taj način se stiče predstava o pritisku unutar planete. Pritisak je rastao do 212 gigapaskala, dok se temperatura kretala od 300 do 4500 stepeni Kelvina. Time je “preneseno” stanje iz Zemljinog jezgra. Ispostavilo se da je električna otpornost gvožđa u velikoj meri potisnuta na visokim temperaturama. Tada se javlja efekat zasićenja otpornosti, što opet ukazuje na brzo hlađenje jezgra jer u njemu vlada visoka toplotna provodljivost. Otuda je ono znatno mlađe nego što bi se dalo pretpostaviti. Ohta i Hirose su, u saradnji sa drugim naučnicima, doprineli da se izmene uverenja o toku nastajanja unutrašnjeg jezgra.

Uskoro bušenje dna okeana

Japanska agencija za pomorstvo i nauke o Zemlji je istraživački institut pri japanskoj vladi a poznata je i pod skraćenicom JAMSTEC. Mediji u Japanu su, u aprilu tekuće godine, izvestili da se planira poduhvat bušenja sve do Zemljinog mantla. Ekspedicijom će rukovoditi JAMSTEC. Cilj je da se stekne uvid o sastavu mantla budući da se zasad znaju samo neki elementi, poput određenih svetlo-zelenih stena Bolna tačka Japana su zemljotresi.

Otuda postoji nada da bi se, boljim razumevanjem mantla, lakše mogli predviđati. Kao i u slučaju istraživanja unutraš- njeg jezgra, i ovde je jasna težnja da se dođe do što vi- še saznanja o nastanku Zemlje. Trenutno, japanski naučnici razmatraju tri lokacije za bušenje. Sve u su izvan njihove države. To su Havaji, Meksiko i Kostarika. Naučni tim poseduju brod za naučno bušenje, koji se zove „Čkiju“. To je jedno od najvećih i najnaprednijih plovila ove vrste. Bušenje će početi do 2030. godine.

Svake godine jezgro raste

Sjaodong Song, kineski geolog koji predaje na Univerzitetu u američkoj državi Ilinois, intenzivno sarađuje sa kolegama u svojoj domovini. Oni su analizirali seizmičke talase posle zemljotresa uzdajući se u niz senzora raspoređenih širom sveta. Ovi talasi idu napred i nazad, sa jedne na drugu stranu Zemlje. Na osnovu rezultata njihovog istraživanja, kineski poznavaoci ove materije ističu da se unutrašnje jezgro Zemlje sastoji iz dva dela. Ono ima svoj unutrašnji i spoljašnji deo, pri čemu ovaj potonji ima duplo veći prečnik i velik je približno kao Mesec.

Kristali u unutrašnjosti unutrašnje kore su poređani u pravcu od istoka prema zapadu. U spoljašnjosti istog segmenta, poređani su od severa ka jugu. Različit raspored kristala ukazuje na to da su nastali u drugačijim uslovima. Svake godine, unutrašnje jezgro poraste za oko pola milimetara. Pre ovih otkrića geolozi su bili uvereni da je jezgro čvrsta lopta, a Sjaodong Song je proučavao strukturu Zemlje sa kolegama sa jednog od najstarijih univerziteta u Kini, čiji koreni sežu u 3. vek n.e. To je univerzitet u drevnoj prestonici Nanćingu. 

Uticaj na magnetno polje

Doprinos boljem poznavanju unutrašnjosti planeta pružio je i kineski naučnik Jingve Fei, kojeg je anga- žovao Karnegijev institut iz Vašingtona. Zvanje geohemičara stekao je u istočnoj provinciji Džeđang. U svojoj laboratoriji vrši geohemijska i geofizička istraživanja. Blisko je sarađivao sa Hađiun Huangom, sa univerziteta za tehnologiju u Vuhanu, gradu sa najvećim brojem stanovnika u centralnom delu Kine. Oni su izučavali spoljašnje jezgro Zemlje. I ovaj deo se uglavnom sastoji od gvožda i nikla, a pri tom je tečan.

Prenos toplote u spoljašnjem jezgru utiče u velikoj meri na magnetno polje planete. Jingve Fei ističe neophodnost kombinovanja ekperimenata sa seizmološkim podacima i replikovanjem uslova iz spoljašnjeg jezgra. Vršeni su eksperimenti sa udarnim talasima na mešavini gvožđa, kiseonika i sumpora. Time je demonstrirano stanje materijala u spoljašnjem jezgru, pri visokim pritiscima i temperaturama. Izmerena je brzina zvuka koji prolazi kroz materijale i njihova gustina. I ovde je izvučen zaključak iz geofizičkih istraživanja da je kiseonika bilo malo u ovom fragmentu jezgra

O. Klajn

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"