Neobično curenje u Zemljinom jezgru: Naučnici otkrivaju šta se podiže iz dubine planete

Na prvi pogled, to potvrđuje uverenje da je zlato retko. Upravo ta percepcija retkosti učinila ga je simbolom vrednosti kroz milenijume. Ipak, geolozi kažu da zlato na Zemlji nije retko retko je samo na njenoj površini.

„Gotovo 99,9 odsto plemenitih metala zaključano je u Zemljinom jezgru“, objašnjava profesor Matijas Vilbold sa Univerziteta u Getingenu za "BBC Science Focus"

Decenijama je važilo mišljenje da su tamo i ostali. Danas, međutim, sve više naučnika razmatra provokativnu hipotezu: da jezgro možda polako „propušta“ materijal.

Ova rasprava daleko prevazilazi pitanje rudnog bogatstva. Ako je tačna, mogla bi promeniti naše razumevanje evolucije planete, ali i pomoći u proceni koliko su planete poput Zemlje česte u svemiru i da li su pogodne za život.

Kako je nastalo jezgro

Zemlja je formirana pre oko 4,54 milijarde godina iz ostataka materijala koji je kružio oko mladog Sunca. Sudari tih ranih tela bili su toliko siloviti da je planeta u početku bila gotovo potpuno rastopljena masa.

Najteži elementi gvožđe i nikl potonuli su ka središtu i formirali jezgro. Sa njima su „povučeni“ i takozvani siderofilni elementi, odnosno oni koji imaju hemijsku sklonost ka gvožđu. Među njima su zlato, platina, volfram i rutenijum.

Danas znamo strukturu unutrašnjosti planete ne zahvaljujući bušotinama, već seizmičkim talasima. Analizom načina na koji se talasi zemljotresa šire kroz planetu, geofizičari su mapirali slojeve: tanku koru, masivni plašt, spoljašnje tečno jezgro i unutrašnje čvrsto jezgro od kristalisanog gvožđa, temperature blizu 5.000 stepeni Celzijusa.

Ako su plemeniti metali završili u jezgru još u ranoj fazi, kako ih onda danas nalazimo u Zemljinoj kori?

Dve teorije: asteroidi ili „curenje“ jezgra

Tradicionalno objašnjenje vodi nas van Zemlje. Pre oko 3,9 milijardi godina dogodio se period poznat kao kasno veliko bombardovanje. Ogromni asteroidi, bogati teškim elementima, bombardovali su mladu planetu. Pošto je jezgro već bilo formirano, novopristigli metali nisu mogli da potonu dublje, pa su ostali zarobljeni u plaštu i kori.

Prema toj teoriji, zlato koje danas vadimo možda je kosmičko nasleđe iz tog burnog perioda.

Međutim, druga teorija sugeriše nešto drugačije: da deo metala dolazi iz samog jezgra.

Ključni trag daje volfram. Jedan njegov izotop, volfram 182, nastaje raspadom hafnijuma u plaštu, dok je drugi, volfram 184, karakterističniji za jezgro. U nekim delovima plašta pronađen je neobičan odnos ta dva izotopa, što bi moglo ukazivati na to da je mala količina materijala iz jezgra dospela nagore.

Slična dilema postoji i kod rutenijuma. Njegovi izotopi u većini uzoraka odgovaraju onima iz meteorita, ali pojedine stene povezane sa dubokim plaštnim stubovima, poput onih na Havajima, pokazuju suptilna odstupanja.

Da li je to signal da jezgro „diše“?

Skeptici upozoravaju da se izotopske anomalije mogu objasniti i raznovrsnim poreklom asteroida koji su bombardovali Zemlju. Za sada nema čvrstog dokaza da se drugi siderofilni elementi, poput osmijuma ili iridijuma, ponašaju isto.

Helijum kao svedok dubina

Zbog složenosti metalnih tragova, naučnici su pažnju usmerili ka gasovima, posebno helijumu.

Helijum 4 nastaje radioaktivnim raspadom, ali helijum 3 je primordijalan – potiče iz vremena formiranja planete. U vulkanskim oblastima poput Havaja i Islanda izmereni su odnosi helijuma 3 i 4 i do 30 puta veći nego u atmosferi.

To znači da duboko u planeti i dalje postoji rezervoar drevnog materijala. Pitanje je samo koliko duboko? Da li dolazi iz plašta ili čak iz jezgra?

Ako jezgro zaista oslobađa tragove materijala, količine su minimalne. Reč je o gramima metala godišnje. Nema reke zlata koja teče ka površini. Ali i takva spora razmena može imati ogromne posledice kroz milijarde godina.

Zašto je to važno

Razmena materijala između jezgra i plašta može uticati na magnetno polje, vulkansku aktivnost i dugoročnu stabilnost planete.

Mars se brzo ohladio, njegovo jezgro se učvrstilo, magnetno polje nestalo, a atmosfera gotovo iščezla. Venera je, s druge strane, zadržala unutrašnju toplotu, ali bez tektonskih ploča nema efikasan mehanizam hlađenja.

Zemlja se nalazi između ta dva ekstrema. Njeni slojevi i dalje komuniciraju. Možda je upravo ta fina ravnoteža – ni potpuno zatvoren, ni previše „propustan“ sistem – razlog dugotrajne geološke i klimatske stabilnosti.

Duboko u plaštu nalaze se i dve ogromne strukture, takozvane oblasti niske brzine smičućih talasa, koje se prostiru ispod Afrike i Pacifika. Neki istraživači veruju da upravo one predstavljaju kanale kroz koje materijal iz dubine može dospeti bliže površini.

Šta to znači za potragu za životom

Razumevanje unutrašnje dinamike Zemlje ima šire implikacije. Kada astronomi proučavaju egzoplanete, pokušavaju da utvrde da li su geološki „žive“, odnosno da li i dalje imaju unutrašnju toplotu i magnetno polje.

Ako je kontrolisana razmena između jezgra i plašta ključ stabilnosti, onda bi takav mehanizam mogao biti presudan i za nastanak i opstanak života drugde u svemiru.

Zemlja, čini se, nikada nije prestala da se menja. Duboko ispod naših najdubljih rudnika, između metalnog srca i kamenog omotača planete, odvija se spor, gotovo nečujan dijalog.

Možda je upravo taj tihi proces razlog što ovu planetu zovemo domom.