MAGAZIN ZA NAUKU, ISTRAŽIVANJA I OTKRIĆA
»  MENI 
 Home
 Redakcija
 Linkovi
 Kontakt
 
» BROJ 79
Planeta Br 79
Godina XIV
Jul. 2017- Avgust. 2017.
»  IZBOR IZ BROJEVA
Br. 77
Mart. 2017g
Br. 78
Maj. 2017g
Br. 75
Septembar. 2016g
Br. 76
Januar. 2017g
Br. 73
April. 2016g
Br. 74
Jul. 2016g
Br. 71
Nov. 2015g
Br. 72
Feb. 2016g
Br. 69
Jul 2015g
Br. 70
Sept. 2015g
Br. 67
Januar 2015g
Br. 68
April. 2015g
Br. 65
Sept. 2014g
Br. 66
Nov. 2014g
Br. 63
Maj. 2014g
Br. 64
Jul. 2014g
Br. 61
Jan. 2014g
Br. 62
Mart. 2014g
Br. 59
Sept. 2013g
Br. 60
Nov. 2013g
Br. 57
Maj. 2013g
Br. 58
Juli. 2013g
Br. 55
Jan. 2013g
Br. 56
Mart. 2013g
Br. 53
Sept. 2012g
Br. 54
Nov. 2012g
Br. 51
Maj 2012g
Br. 52
Juli 2012g
Br. 49
Jan 2012g
Br. 50
Mart 2012g
Br. 47
Juli 2011g
Br. 48
Oktobar 2011g
Br. 45
Mart 2011g
Br. 46
Maj 2011g
Br. 43
Nov. 2010g
Br. 44
Jan 2011g
Br. 41
Jul 2010g
Br. 42
Sept. 2010g
Br. 39
Mart 2010g
Br. 40
Maj 2010g.
Br. 37
Nov. 2009g.
Br.38
Januar 2010g
Br. 35
Jul.2009g
Br. 36
Sept.2009g
Br. 33
Mart. 2009g.
Br. 34
Maj 2009g.
Br. 31
Nov. 2008g.
Br. 32
Jan 2009g.
Br. 29
Jun 2008g.
Br. 30
Avgust 2008g.
Br. 27
Januar 2008g
Br. 28
Mart 2008g.
Br. 25
Avgust 2007
Br. 26
Nov. 2007
Br. 23
Mart 2007.
Br. 24
Jun 2007
Br. 21
Nov. 2006.
Br. 22
Januar 2007.
Br. 19
Jul 2006.
Br. 20
Sept. 2006.
Br. 17
Mart 2006.
Br. 18
Maj 2006.
Br 15.
Oktobar 2005.
Br. 16
Januar 2006.
Br 13
April 2005g
Br. 14
Jun 2005g
Br. 11
Okt. 2004.
Br. 12
Dec. 2004.
Br 10
Br. 9
Avg 2004.
Br. 10
Sept. 2004.
Br. 7
April 2004.
Br. 8
Jun 2004.
Br. 5
Dec. 2003.
Br. 6
Feb. 2004.
Br. 3
Okt. 2003.
Br. 4
Nov. 2003.
Br. 1
Jun 2003.
Br. 2
Sept. 2003.
» Glavni naslovi

TEMA BROJA

 

Priredio: M. Rajković

Put u središte Zemlje

Planeta sa srcem od gvožđa

TEMA



Neko je slikovito primetio da je središte Zemlje (udaljeno od površine tla 6.370 km) tehnički bliže našim nogama nego Beograd Njujorku. Čovek je stigao u svaki kutak Zemljinog šara, vinuo se u svemir i šetao prostorom oko svog kosmičkog broda, sleteo na Mesec, moćnim teleskopima približio najudaljenija nebeska tela i čitave galaskije, ali je u njenu unutrašnjost kročio tek onoliko koliko je duboko najdublje rudarsko okno. Tamo su jedino boravili junaci Vernove (Jules Verne) naučne bajke, inspirisane mišlju jednog čuvenog astronoma da je Zemlja iznutra šuplja i nastanjena. Za razliku od Halejevog (E. Halley) doba, pre tri veka, o planeti na kojoj živimo danas znamo poprilično mnogo, a da nismo ni zašli u njene dubine koje skrivaju još ništa manje neotkrivenih tajni. Ni njih geolozi neće saznati brzo i iz prve ruke.

Istraživačka grupa Departmana za mineralogiju, kristalografiju, petrologiju i geohemiju Rudarsko-geološkog fakulteta Univerziteta u Beogradu: profesori Vladica Cvetković, dopisni član SANU, Kristina Šarić i Dejan Prelević i naučni saradnik Ana Mladenović, prenosi studentima znanja upravo o prošlosti Zemlje, njenim stenama, mineralima, velikim vulkanskim provincijama, geofizičkim i geohemijskim procesima, eksperimentalnoj mineralogiji i strukturnoj geologiji. Departman baštini tradiciju Katedre za mineralogiju i geologiju, koju je još dalekovidi i svestrani Josif Pančić osnovao na Velikoj školi; ovde su predavali Stevan Karamata i Zoran Maksimović, ugledni profesori i članovi Srpske akademije nauka i umetnosti. Profesor Cvetković je, zajedno sa svojim saradnicima, osnivač tri nove laboratorije na fakultetu: Laboratorije za skenirajuću elektronsku mikroskopiju, Laboratorije za termohronologiju odredbom tragova fisije i Laboratorije za ispitivanje fluidnih inkluzija. U ličnoj karti Zemlje, kolevci jedinstvenog biodiverziteta i ljudskih civilizacija u univerzumu, stoji da je nastala pre 4,5 milijarde godine, da je peta po veličini u Sunčevom sistemu, da ima oblik geoida. Njena masa iznosi približno 5,98 x 1024 ili 6 x 10 na 24-ti kilograma, tačnije 598 i još 22 nule. Uprkos stalnom procesu hla- đenja (na svakih milijardu godina ohladi se za oko 100 stepeni Celzijusovih), zadržala je veoma visoke temperature u svojoj unutrašnjosti. Ona je živa planeta upravo zato što se nije ohladila.

Glavnina njene toplote vodi poreklo od oslobađanja energije raspadom radioaktivnih elemenata. Jedina je planeta na kojoj se istovremeno nalaze tekuća voda i led, a trenutno je pod vodom 71 odsto njene površine. Njena građa je slojevita. Sastoji se od kore, omotača i jezgra (spoljašnjeg i unutrašnjeg), a u njenom hemijskom sastavu ima najviše gvožđa (32,1 %) i kiseonika (30,1 %), zatim silicijuma (15,1 %) i magnezijuma (13,9 %), znatno manje sumpora (2,9 %) i nikla (1,8 %), kao i kalcijuma i aluminijuma (1,5 % i 1,4 %). Svih ostalih elemenata (preko osamdeset) ima u tragovima, ukupno svega 1,2 odsto. Neposredni i posredni izvori podatak - Sve što znamo o Zemljinoj unutrašnjosti potiče iz informacija koje smo dobili neposrednim i posrednim putem - kaže profesor Vladica Cvetković. - Neposredni izvori su: direktna opažanja na površini, rudničke jame, bušotine i erupcije vulkana čije lave sa sobom donose uklopke omotača, komade stena koje možemo da dotaknemo rukom, a koji dolaze sa dubina od preko 100 km. Mnogo više informacija je prikupljeno posrednim putem: iz sastava magmi (stena) koje dolaze sa većih dubina, preko praćenja seizmičkih talasa, eksperimentima, sve do proučavanja meteorita. Profesor Cvetković veli da su ovi podaci posebno važni za saznanja o najdubljim slojevima Zemlje. „Ispitujući taj materijal, saznajemo više o svojstvima unutrašnjih slojeva koje ne samo da ne možemo dosegnuti, nego čak ni postojeće zbirke stena i minerala ne sadrže otuda ni delić ovog stenskog materijala”. Tek kada sva tako stečena znanja povežemo u koherentnu celinu, kaže profesor Cvetković, imamo jasnu sliku o građi Zemlje, barem za prvih oko 200 km. „Iz još dubljih regiona (i preko 600 km) dolaze sićušne inkluzije koje nalazimo u dijamantima za koje znamo da nastaju na izuzetno visokim pritiscima” dodaje profesor Dejan Prelević i nastavlja: „Čestice u dijamantima nam posredno govore o uslovima koji vladaju u donjim delovima omotača, blizu granice s jezgrom.

One same nisu reprezent tog materijala, to nisu čestice stena već sićušni delovi nekog minerala koji pokazuje kako se hemijski elementi ‘pakuju’ u velikim dubinama i pri veoma visokim pritiscima”, ističe naš vodeći stručnjak za geohemiju magmatskih stena. Profesor magmatske petrologije Kristina Šarić isti- če kako su tih prvih stotinak kilometara „ono što istra- živači mogu direktno da vide”. Mnoge stene koje se vide na površini, kaže, nisu na njoj i nastale, i navodi primer magmatskih stena, kao što je granit. „Sve metamorfne stene koje vidimo danas na površini Zemlje takođe imaju poreklo u dubinama. Njih je dinamika Zemlje iznela na površinu. Na taj način imamo direktan kontakt sa onim što nam ne bi bilo neposredno dostupno da Zemlja nije živa planeta”. - A najneposrednije informacije su zapravo one koje dobijamo iz bušotina. Kada geolozi govore o najdubljim bušotinama, uvek se najpre pomisli na onu na poluostrvu Kola, koja je dosegla do dubine od 12.262 m - ističe dr Šarić. U novije vreme su izbušene još dve, jedna u Kataru iz 2008, i najnovija iz 2011. godine na ostrvu Sahalin, na dalekom istoku Ruske Federacije, koje su dospele još nekoliko desetina metara dublje. One su, pre svega, projekti naftnih kompanija i bušenja su vršena za industrijske potrebe, ali ostaje nam da verujemo da će i nauka od njih imati koristi. Iskopana usred puste tundre kod Murmanska, na severu Rusije, između 1970. i 1989. godine, kolska superduboka bušotina, jedina je izrađena u primarno naučne svrhe.

Donela je za poznavanje Zemlje niz značajnih otkrića. Na dubini od oko 6,7 km u uzorcima stena starim oko 2,7 milijardi godina, sovjetski istraživači su pronašli fosilne ostatke jednoćelijskih organizama, a na približno istoj dubini i vodu, što je predstavljalo veliko iznenađenje. Smatralo se, naime, da je sloj Zemljine kore na ovoj dubini potpuno suv. Na dostignutoj dubini od preko dvanaest hiljada metara, suprotno očekivanju, doživeli su još jedno, ali neprijatno iznenađenje - temperaturu od 180 stepeni Celzijusovih, 80 stepeni više od temperature koju su pretpostavili da bi mogla biti na trinaestom kilometru ispod zemlje. To ih je nateralo da obustave dalje bušenje. Valja podsetiti da je vidan napredak u proučavanju strukture Zemlje usledio posle pronalaska seizmografa (Filippo Cecchi, 1875). Izum italijanskog naučnika postao je glavni alat u istraživanju nedostupnih delova Zemljine unutrašnjosti i veoma brzo je doveo do niza važnih otkrića; na primer, do saznanja da Zemlja nije homogene građe, već da se njeni površinski i unutraš- nji delovi razlikuju (John Milne, 1903), da najverovatnije ima tečno jezgro (Richard Dixon Oldham, 1906), kao i da u njenim dubinama postoje površi na kojima dolazi do prelamanja seizmičkih talasa (Andrija Mohorovi- čić 1909, Beno Gutenberg 1913, Inge Lehmann 1936), u naučnoj interpretaciji poznati kao diskontinuiteti.

Ka unutrašnjosti planete - kao let u svemir

Kada je Eneja, glavni junak Vergilijeve Eneide, čiji će potomci osnovati Rim, stupivši na italsko tle, poželeo da siđe u podzemni svet i od svog umrlog oca čuje kakva je njegova budućnost i budućnost njegovog potomstva, on je morao da u mračnoj šumi uzabere zlatnu granu - dar za kraljicu Podzemlja. Da bismo danas preduzeli virtuelno putovanje u središte Zemlje i zavirili u njeno jezgro, potrebna su nam geološka znanja, ona su ta mistična zlatna grana mitoloških vremena bez koje bi naš put bio besmislena avantura. Sve što bismo na tom putu videli, ne bismo umeli da objasnimo. Profesor Kristina Šarić to putovanje poredi s letom čoveka u svemir. „Kad pogledamo od površine ka centru Zemlje, isto je kao kad astronauti uzlete sa kosmodroma ka nekoj tački u svemiru. Na prvom delu, dok ne uđu u bezvazdušni prostor, sve je mnogo uzbudljivije, kao i kada se virtuelno spuštamo u utrobu Zemlje, dok ne prođemo čvrstu litosferu a zatim i nešto ’mekše’ predele astenosfere. Odatle putovanje postaje prilično jednolično”. Na početku puta je vidljivi deo Zemljine kore, sa svojim čudesnim reljefom, bajkovitim predelima, ostrvima, morskim plažama, veličanstvenim urbanim aglomeracijama i idiličnim seoskim naseljima, spojenim mrežom najrazličitijih saobraćajnica, od karavanskih puteva u Sahari do modernih autostrada i brzih kineskih i francuskih pruga. Kora je čvrst spoljаšnji sloj prosečne debljine 33 km, koji je izgrađen od stena različitog sаstаvа, stаrosti i postаnkа. Čini mаnje od 1% zаpremine i samo oko 0,5% ukupne mаse Zemlje. Geolozi vele da se formirаnjem prvih delova najtanje kore zаvršio „zvezdаni stаdijum” rаzvojа i otpočeo „dug geološki rаzvoj” Zemlje, koji još uvek traje. Kora se neprestano menja, a njen vidljivi izgled (reljef) rezultat je neprekidnog antagonističkog delovanja unutrаšnjih (endogenih) i spoljnih (egzogenih) silа i procesа, a sve više, nažalost, i sami utičemo na promenu njenog lika. Kontinentalna kora se razlikuje od kore ispod okeana. Kora okeana je tanja i specifički teža, a kontinentalna ima veću debljinu a manju specifičnu težinu. Ranije je geolozima, napominje prof. Cvetković, izgled površine okeanske kore bio je nepoznat, sve dok u okeanografska istraživanja, posle Drugog svetskog rata, nisu bili uključeni sonori, specijalni elektroakustični uređaji za traženje i otkrivanje podmornica. U prvih nekoliko desetina kilometara puta ka centru Zemlje, objašnjava prof. Cvetković, prolazimo kroz živopisan kameni sloj u kojem stene manje ili više li- če na one koje nalazimo na površini, a koje pripadaju poznatom trijumviratu koji čine magmatske (npr. granit, bazalt, gabro), sedimentne (npr. peščar, krečnjak) i metamorfne stene (npr. mermer ili škriljac). „Ipak se razlikuju od onih na samoj površini”, kaže, „i to samo po tome sa koje dubine potiču. Naime, nije isto da li se jedna ista stena nalazi na dubini od desetak, trideset ili pedeset i više kilometara. 

AMBICIOZNI JAPANCI

Američki projekt Mohol da se bušotinom ispod okeana dođe do Moho diskontinuiteta, započet 1958. godine, doživeo je neuspeh. Najnoviji, japanski projekt Chikyu Hakken ima još ambicozniji cilj, da se džinovskom dizalicom probuši rupa toliko duboko da ona prođe kroz omotač Zemljinog jezgra. Istraživači iz Japanske agencije za marinsku i zemaljsku nauku i tehnologiju veruju da će tako saznati više o tome na koji način je naša planeta formirana i od čega se sve sastoji omotač jezgra. Za tu svrhu oni će koristiti najnapredniji brod za bušenje nazvan Čikju, čija bušilica će proći kroz 4 km dubine okeana na tri lokacije (kod obala Havaja, Meksika i Kostarike) sve do njegovog dna, a zatim će proći kroz još 6 km Zemljine kore dok ne stigne do omotača. Početak bušenja je najavljen najkasnije do 2030. godine.

 Mohorovičićevi nalazi

Idući dublje u unutrašnjost, temperatura raste, prosečno na svaka 33 m za 1 Celzijusov stepen, tako da bi za 2-3 km već postalo neizdržljivo toplo. A onda nailazimo na prvi pravi oštar prelaz - Mohorovičićev diskontinuitet ili Moho. Nazvan je u slavu hrvatskog nauč- nika Andrije Mohorovičića, koji je došao do jednog od najznačajnijih otkrića korišćenjem geofizičkih metoda. Mohorovičić je novembra 1909. godine analizirao seizmograme zemljotresa u oblasti Pokupsko, četrdesetak kilometara jugoistočno od Zagreba, koji su zabeležile mnoge evropske seizmološke stanice. Primetio je u seizmogramima dve vrste talasa. Jednu vrstu su zabeležili seizmografi udaljeni 300 km od epicentra, a drugu, oni udaljeniji od 700 km. Aparati između ova dva rastojanja beležili su i jedne i druge talase, što je na Mohorovičića delovalo zbunjujuće. Pokušao je da izra- čuna dubinu žarišta potresa uz pretpostavku da je brzina talasa konstantna. To nije bilo moguće, jer se zraci talasa nikako nisu presecali u jednoj tački. Pretpostavio je da talasi menjaju brzinu sa povećanjem dubine.

Razradom ove pretpostavke, došao je do jednačine zavisnosti brzine talasa od dubine (Mohorovičićev zakon). Pojavu da se talasi na nekim seizmogramima pojavljuju dva puta Andrija Mohorovičić je protumačio kao eho od neke površine u dubini Zemlje. Znajući dubinu žarišta, rastojanja do seizmoloških stanica i način prostiranja talasa, više mu nije bilo teško da izračuna dubinu na kojoj se nalazi površina od koje su se talasi odbijali. Zbog nepreciznosti merenja u to vreme, dobio je nešto veću dubinu (54 km) od stvarne (50 km). Dubina na kojoj se nalazi Mohorovičićeva površ varira od 5-10 km ispod okeana do 70 km ispod Tibeta, Himalaja, ili Čimboraza u Ekvadoru (najvišeg vrha na svetu ako se ima u vidu njegova udaljenost od središta Zemlje, a ne nadmorska visina), a njen prosek je oko 33 km. - Ljudi koji znaju osnovne stvari o geologiji, ako samo pogledaju reljef neke oblasti, mogu da imaju približnu predstavu da li je Mohorovičićev diskontinuitet bliže ili dalje ispod površine. Gledano sa Studentskog trga u Beogradu (gde se nalazi Departman za mineralogiju, kristalografiju, petrologiju i geohemiju - nap. prir.), Moho se nalazi na dubini od oko 35 km, kaže profesor Cvetković. Moho površ predstavlja granicu između Zemljine kore i omotača. Tako, prolazeći kroz Moho, ulazimo u potpuno različite stene koje imaju veću specifičnu te- žinu od onih u kori, one čine donji deo litosfere, sve do dubine od oko 100 km. Litosfera je sloj koji, osim stena kore, obuhvata i najplići i najhladniji deo omotača. Taj prvi, litosferski sloj omotača je veoma tanak, jer se omotač (mantl), koji predstavlja svojevrsni motor Zemljine dinamike, pruža sve do dubine od oko 2900 km i obuhvata 70 odsto Zemljine zapremine. 

 Iz litosfere u astenosferu

Profesor Cvetković ukazuje da se stene omota- ča mogu lako uporediti s nekim stenama koje imamo na površini: na primer, takva stena u najvećoj meri čini masiv Zlatibora, koji predstavlja relikt mezozojskog okeana. Ova stena, koja se u petrologiji naziva peridotit, pretežno je izgrađena od četiri elementa koji, inače, grade i čitavu Zemlju. To su, po zastupljenosti, kiseonik, silicijum, magnezijum i gvožđe. Zašto je gvožđe u ovom redosledu na kraju?

Zato što je ono u prvih stotinak miliona godina geološke istorije Zemlje ’otišlo’ u jezgro. Tada je naša čitava planeta bila u rastopljenom stanju, što je omogućilo diferencijaciju hemijskih elemenata, odnosno razdvajanje gvozdenog jezgra i silikatnog omotača. Inače, kiseonik, silicijum, magnezijum i gvožđe se ne ’pakuju’ isto na prvih sto kilometara, gde peridotit mahom izgleda kao i na površini Zemlje i na dubinama od hiljadu i više kilometara, gde se zbog porasta pritiska nastaju minerali u čijim kristalnim rešetkama su atomi navedenih hemijskih elemenata međusobno ’gušće pakovani’. Litosfera nije neprekidan sloj, kao ljuska jajeta, već se sastoji iz delova koji se pritom i kreću. Kada fizičke sile deluju na pojedine njene delove, tzv. litosferske ploče, to kretanje na nekim mestima izaziva rasede ili pukotine, a na drugim premeštanje stenskih masa i stvaranje planinskih venaca. „Litosferske ploče su svojevrsna fabrika za proizvodnju stena, a ovaj proizvodni proces zove se - tektonika ploča”, reći će profesor Cvetković. Tektonika ploča je u direktnoj vezi sa slojem koji se nalazi neposredno ispod litosfere, astenosferom, koja se prostire na dubinama između 100 i 200 kilometara. To je oblast u kojoj najčešće nastaju magme i kroz nju, u našem putu ka središtu Zemlje, nešto lakše prolazimo. Iako se dugo sumnjalo u postojanje astenosfere, ono je potvrđeno analizom kretanja seizmičkih talasa posle potresa u Čileu 1960. Astenosfera je slaba ili „meka” (odatle i ime: asthenos na grčkom znači: slab) zona gornjeg dela omotača. Njena plastičnost uslovljava da se seizmički talasi kroz nju sporije kreću, zbog čega se ona naziva i zonom malih brzina.

Danas veoma dobro znamo da je astenosfera ključni faktor tektonike ploča jer njena plastičnost omogućuje da kruti delovi litosfere plutaju ili da se po njoj pomeraju brzinom koja se meri centimetrima godišnje. „Bez postojanja slabih i deformabilnih stena astenosfere, isprekidani sloj iznad, litosfera, ne bi bio dinamičan i u pokretu kakvom jeste”, kaže prof. Cvetković. - Ovo je ključ za razumevanje kretanja tektonskih ploča, njihovu subdukciju (poniranje jedne ispod druge) ili pojavu zemljotresa - ističe profesor Dejan Prelević. Iz ovog mekšeg dela puta - „mekšeg” u geološkom značenju (manje tvrda stena, kako kaže prof. Prelević) - ponovo se spuštamo kroz regione potpuno čvrstih i sve zbijenijih stena, po sastavu, kao što je već rečeno, veoma sličnih peridotitu. Dok posmatramo raznovrsne minerale koji su stabilni na visokim pritscima, kao što su vadslejit ili ringvudit, stižemo do granice najdubljeg sloja omotača i spoljašnjeg jezgra. Između je Vajhert-Gutenbergov (Weichert-Gutenberg) prelaz, još jedan izrazit diskontinuitet na kojem seizmički talasi upadljivo smanjuju brzinu, stoga se ovaj predeo zove i zona ultraniskih brzina.

TEMA


Talasi unutar planete

Pred vratima spoljašnjeg jezgra treba ostaviti bušilicu i slične alatke. One su nepotrebne na drugoj strani, jer je na tim dubinama sve u rastopljenom, tečnom stanju. Zemljotresi su pomogli da se prikupe podaci o unutrašnjosti Zemlje, pa i o njenom jezgru, kako je to jednom prilikom izjavio Sajmon Redfern, sa Kembrid- ža. Seizmički talasi su i ovde odigrali ključnu ulogu, kao i pri otkriću Mohorovičićevog diskontinuiteta. „Zemljotrese najčešće možemo da osetimo i vidimo njihove posledice”, kaže Ana Mladenović, naučni saradnik u oblasti strukturne geologije i urednik za nauku Vikipedije na srpskom jeziku. „Zemljotresi i vulkani su počeli da se proučavaju i pre nego što se išta pouzdano znalo o samom mehanizmu njihovog nastajanja. Tokom zemljotresa se oslobađa energija koja izaziva deformacije na stenama, kao i vibracije koje se od hipocentra radijalno šire na sve strane. Talasi mogu biti zapreminski i površinski. Zapreminski se kreću kroz Zemlju, kroz stenski materijal, a površinski, kao što im ime kaže, idu po površini i oni su rušilački.” Ovi prvi su bitniji za naučna istraživanja. „Zapreminski talasi se kroz različite materijale kreću različitom brzinom i, na mestima gde postoji granica izme- đu dva materijala različite gustine i strukture, seizmič- ki talasi se prelamaju i odbijaju. Kada se prelome, oni nastave kretanje ka većim dubinama; a ako se odbiju, vraćaju se ka površini i tada možemo da ih registrujemo. One koji su se prelomili registrovaćemo na nekoj drugoj granici i na osnovu toga možemo da sudimo o strukturi unutrašnje građe Zemlje.” Zapreminski talasi mogu biti primarni i sekundarni, a razlikuju se po tome na koji način čestice osciluju kada se talas kreće kroz njih. Kod primarnih talasa one osciluju u pravcu kretanja i na taj način prenose informaciju, a kod sekundarnih, koji su transverzalni, oni osciluju upravno na pravac kretanja. Primarni talasi mogu da prolaze kroz sve sredine bez obzira da li su one tečne ili čvrste, a transverzalni samo kroz čvrste sredine određenih fizičkih svojstava. Takav talas ne može da osciluje drugačije nego upravno na pravac kretanja, i to je jedan od razloga zbog čega se on kroz neke sredine uopšte ne prostire. Veoma je bitno da beležimo koja vrsta talasa je stigla do koje stanice jer, inverzijom, možemo da vidimo da li su se oni kretali kroz meke ili čvrste supstance i na taj način otkrijemo gde se nalaze granice između čvrstih i mekših stanja, objašnjava Ana Mladenović. I naglašava: - Seizmički talasi su najčešće jedini način da se dobiju neke informacije o materijalu iz utrobe Zemlje. To jeste posredna informacija, ali to je jedina koju zasad možemo da imamo.

Promene magnetnog polja Dugo se verovalo da je Zemljino jezgro jedinstveni sloj, poluprečnika oko 3450 km. Skorašnja istraživanja kineskih i američkih naučnika ukazala su da se ono sastoji iz spoljašnjeg, tečnog omotača na dubinama između 2900 i 5150 km, i čvrstog, unutrašnjeg jezgra koje je manje od Meseca i prostire se od 5150 do 6370 km. GOLDŠMIT - OTAC GEOHEMIJE Viktor Moric Goldšmit je otac geohemije. Rodjen je u Oslu 1888. godine, gde je i doktorirao 1907. Kao veoma mlad postaje profesor prvo u Oslu 1914. godine, a zatim 1929. godine u Getingenu (Nemačka). Kao Jevrejin beži 1935. godine u Norvešku ispred nacizma. Goldšmit je pretpostavio da je, u prvih stotinu miliona godina od svojeg postanka, Zemlja bila potpuno homogena, a da je zatim počela da se frakcioniše.

Ta prastara diferencijacija je dovela do stvaranja gvožđevitog jezgra i ostatka koji je bio silikatnog karaktera. Goldšmit je do tog otkrića došao posmatrajući topljenje gvozdene rude u visokim pećima u čeličanama. Primetio je da se topljenjem rude dobijaju dve glavne faze: to je sam metal dominanto izgrađen od gvožđa, i silikatna „troska” odnosno silikatni šljakasti materijal. Shvatio je da se frakcionacija svih ostalih elemenata periodnog sistema dešavala prema hemijskim afinitetima koji hemijski elementi imaju prema gvožđu i prema ovoj drugoj, silikatno-oksidnoj fazi. Analizirajući ove dve faze, on je došao do prve geohemijske klasifikacije elemenata za koju je pretpostavio da se po njoj vršila i prvobitna hemijska diferencijacija naše planete. Time je Goldšmit i posredno objasnio postojanje magnetnog polja a postavio osnove za razumevanje dalje raspodele hemijskih elementi u različitim geosferama. Prema rečima Sijadong Songa, profesora geologije na Univerzitetu u Ilinoisu, koji je učestvovao u tom otkri- ću, ovo unutrašnje jezgro ima „neke veoma interesantne osobine” i može nam otkriti kako je „naša planeta formirana, njenu istoriju i dinamičke procese koji su se odvijali na Zemlji”. Geohemijski eksperimenti su potvrdili da, pod pritiskom od dva miliona atmosfera i na temperaturi od oko 5 hiljada Celzijusovih stepeni, smeša gvožđa i nikla može da bude u tečnom stanju. Pošto su u laboratoriji stvorili uslove kakvi vladaju u unutrašnjosti jezgra, naučnici su dodatno potvrdili pretpostavku da je spoljašnje jezgro u tečnom stanju. Običan čovek retko razmišlja o pojavama i doga- đajima koji se odvijaju u središtu Zemlje. Jedna od važnih karakteristika Zemljinog jezgra je moćno magnetno polje. „Geologija još ne zna tačno uzrok geomagnetnog polja. Smatra se da je izvor u spoljašnjem jezgru Zemlje, tečnom omotaču jezgra”, kaže Ana Mladenović. „Fizički, to se može jednostavno objasniti jer u jezgru ima mnogo gvožđa koje je magnetično, ono je u pokretljivom stanju čime se stvara električno polje, a zatim to električno polje indukuje magnetno”.

Ono što je fascinanto, jeste činjenica da su polovi magnetnog polja zamenjivali mesta (reverzno magnetno polje) tokom geološke istorije, i to otprilike svakih nekoliko stotina hiljada godina. - Magnetno polje je veoma značajno za život na Zemlji, jer nas štiti od magnetnog polja Sunca i od tzv. solarnih vetrova koji dolaze sa Sunca. Da ono ne postoji, Zemlja bi bila spržena. S druge strane, magnetno polje zemlje je značajno za telekomunikacije, što je i njegova praktična primena. Primenom sonora u istraživanjima, proučavanje magnetnog polja je do- živelo bum - nastavlja priču o Zemljinom jezgru kao uzročniku magnetnog polja Ana Mladenović. - Snimljeno je okeansko dno, otkrivene su stenske mase raspoređene u vidu traka koje su paralelne sa centralnim grebenom, tj. mestom na kome nastaje okeanska kora. Na tim mestima dolazi do izlivanja bazaltne lave koja, kada očvrsne, obrazuje novo okeansko dno. Ono „gura” na jednu i drugu stranu starije stene okeanske kore, i tako dolazi do širenja okeana. Kada se od ose grebena posmatra magnetičnost stena na jednoj i drugoj strani, može se videti da se smenjuju trake stena koje imaju normalnu magnetizaciju - sever je okrenut tamo gde se i danas nalazi, sa onima koje imaju obrnutu, reverznu magnetizaciju, okrenutu prema jugu. Upravo su to stene koje su nastajale u vreme kada su polovi magnetnog polja zamenjivali mesta. Naime, kada nastaje stena, namagnetisanje magnetičnih minerala u steni se orijentiše u pravcu trenutno aktivnog magnetnog polja. Kada uzorkujemo tu stenu i odredimo njenu starost, onda znamo u kom periodu je na Zemlji magnetno polje bilo normalno, kao što je danas, a kada je bilo reverzno.” Istraživači su na taj način datirali vreme postanka stena okeanske kore i utvrdili koliko je puta, tokom poslednjih 200 miliona godina, od vremena kada je nastao Atlantik, Zemlja menjala magnetne polove. Zaključeno je da je to globalni proces koji još uvek nije objašnjen, jer još nema odgovora na pitanje: šta uzrokuje tu reverziju. „Zna se, međutim, da normalno magnetno polje Zemlje kakvo je danas dugo traje. Stoga se očekuje da se polovi promene, ali ne zna se kada će se to desiti ni zbog čega”, kaže dr Ana Mladenović. 

 

 Sa „onima koji vole gvožđe"

Hipotezu da Zemljino jezgro mora biti izgrađeno iz dva dela: čvrstog unutrašnjeg i tečnog spoljašnjeg postavila je danska geofizičarka Inge Leman (Lehmann) 1936. godine, proučavajući podatke zemljotresa koji je 1929. pogodio Novi Zeland. Lemanova je došla do zaključka da pojavljivanje P-talasa na suprotnom delu Zemlje ne predstavlja samo rezultat difrakcije, već ukazuje i na postojanje još jednog diskontinuiteta u dubini jezgra. Ovu pretpostavku u to vreme nije bilo moguće dokazati. Inge Leman je imala 82 godine kada je 1970, pomoću mnogo savremenijih uređaja od onih koje je ona imala na raspolaganju, tačnost njenog zaključka konačno potvrđena. Od tada ovaj diskontinuitet nosi njeno ime. Prošavši kroz spoljni tečni sloj dolazimo do pravog, unutrašnjeg jezgra, srca Zemlje, koje je otprilike duplo manjeg prečnika od spoljašnjeg. Spoljašnje i unutraš- nje jezgro imaju različitu strukturu U prvom su kristali gvožđa poređani u pravcu sever-jug, a u „jezgru jezgra” u pravcu istok-zapad. Ovo naučnike navodi na zaklju- čak da su ova dva dela jezgra formirana pod različitim uslovima. „Unutrašnje jezgro je čvrsta gvožđevita masa, pomešana s niklom i nešto malo pratećih elemenata.

Ono najviše liči na leguru gvožđa i siderofilnih elemenata, tj. ‘onih koji vole gvožđe’” kaže profesor Vladica Cvetković, i nastavlja: - Kada bismo se iz središta Zemlje vratili s tovarom materijala, u njemu bi sigurno bilo zlata. Bilo bi zanimljivo odgovoriti na pitanje: koliko bi u toj leguri gvož- đa i nikla zaista bilo zlata? - Ali ne više nego što nam je dostupno na ovim nama dostupnim dubinama bližim površini - odgovara. - Možda, ipak, malo više -licitira profesor Dejan Prelević. Ovo virtuelno putovanje do središta Zemlje pokazalo je, kako je primetila prof. Kristina Šarić, da svaka takva priča mora početi „od prvih dvestotinak kilometara”, jer je to područje, kaže, „u kojem se dešavaju najintenzivniji taktonski procesi – u njemu osećamo zemljotrese i vidimo vulkanske erupcije. To je područje koje i naš život na Zemlji najdirektnije dodiruje”

TEMA


 

 

 

Priredio: M. Rajković

 

 









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

 

 

 

  back   top
» Pretraži SAJT  

powered by FreeFind

»  Korisno 
Bookmark This Page
E-mail This Page
Printer Versie
Print This Page
Site map

» Pratite nas  
Pratite nas na Facebook-u Pratite nas na Twitter - u  
»  Prijatelji Planete



» 10 GODINA PLANETE

free counters


»   ON LINE PRODAJA

6 digitalnih izdanja:
4,58 EUR/540,00 RSD
Uštedite čitajući digitalna izdanja 50%

Samo ovo izdanje:
1,22 EUR/144,00 RSD
Uštedite čitajući digitalno izdanje 20%

www.novinarnica.netfree counters

Čitajte na kompjuteru, tabletu ili mobilnom telefonu

» PRELISTAJTE

NOVINARNICA predlaže
Prelistajte besplatno
primerke

Planeta Br 48


Planeta Br 63


» BROJ 78
Planeta Br 78
Godina XIV
Maj.2017 -Jun.2017.

 

 

Magazin za nauku, kulturu, istraživanja i otkrića
Copyright © 2003-2017 PLANETA