Novi rad hrvatskog znanstvenika: Kako su potresi doveli do otkrića još jedne Zemljine jezgre

Sve popularniji hrvatski znanstvenik prof. dr. sc. Hrvoje Tkalčić s Australskog nacionalnog sveučilišta u Canberri objavio je s kolegama novi rad kojim tvrdi da u središtu Zemlje postoji još jedna jezgra koja je u obliku metalne kugle. Odmah je institucija u kojoj radi prof. Tkalčić objavila priopćenje u kojem stoji kako su podaci dobiveni iz seizmičkih valova uzrokovanih potresima bacili novo svjetlo na najdublje dijelove Zemljine unutarnje jezgre.

Pomogli valovi

Mjerenjem različitih brzina pri kojima ti valovi prodiru i prolaze kroz Zemljinu unutarnju jezgru, istraživači vjeruju da su dokumentirali dokaze o posebnom sloju unutar Zemlje poznatom kao najdublja unutarnja jezgra – čvrsta "metalna lopta" koja se nalazi u središtu unutarnje jezgre. Ne tako davno, Zemljinu unutrašnjost dijelili smo na četiri dijela: relativno tanku koru (debljine u prosjeku 30–35 km), ogromni plašt, vanjsku (tekuću) i unutarnju (čvrstu) jezgru.

Početak ovog stoljeća donio je pretpostavku da u samom središtu Zemlje postoji još jedan sloj, naime da se čvrsta unutarnja jezgra može dalje podijeliti na dva dijela. Nazovimo taj najdublji, središnji dio planeta, njegovom centralnom ili središnjom jezgrom – kaže prof. Tkalčić o novom otkriću do kojega je došao sa svojim postdoktorandom Thanh-Son Phanom. Ističe da problem nastaje kad pokušate potvrditi postojanje središnje jezgre proučavanjem valova koji se iz žarišta velikih potresa na jednoj strani svijeta šire kroz jezgru na suprotnu stranu.

Naime, velika je vjerojatnost da na suprotnoj strani globusa, na 180 stupnjeva od mjesta velikih potresa, nećete naći ni jedan jedini seizmograf. Zašto? Zato što je ta točka najčešće usred oceana! Zato nam trebaju inovativne ideje i metode da centar planeta "osvijetlimo" valovima u svim smjerovima, na sličan način na koji je to moguće napraviti u medicinskoj radiologiji pri snimanju unutarnjih organa tijela – kaže prof. Tkalčić. Dakle, Zemlja ima još jednu jezgru, na koji ste način to utvrdili?

Da. Uspjeli smo prvi put u povijesti seizmologije opaziti rikošet valova koji se duž Zemljina promjera gibaju više puta od žarišta potresa do guste mreže seizmografa. Mjerenjem vremena tih valova, uspjeli smo potvrditi postojanje središnje jezgre unutar unutarnje jezgre. Jedan od potresa koji su znanstvenici proučavali nastao je na Aljasci. Seizmički valovi izazvani tim potresom "odbili su se" negdje u južnom Atlantskom oceanu, prije nego što su se vratili na Aljasku. Proučavali su anizotropiju legure željeza i nikla koja čini unutrašnjost Zemljine unutarnje jezgre. Anizotropija se koristi za opisivanje kako se seizmički valovi ubrzavaju ili usporavaju kroz materijal Zemljine unutarnje jezgre, ovisno o smjeru u kojem putuju. To može biti uzrokovano različitim rasporedom atoma željeza pri visokim temperaturama i pritiscima ili preferiranim rasporedom rastućih kristala – kaže prof. Tkalčić.

Otkrili su, navodi se u pojašnjenju rada, da odbijajući seizmički valovi opetovano ispituju točke blizu središta Zemlje iz različitih kutova. Analizirajući varijaciju vremena putovanja seizmičkih valova za različite potrese, znanstvenici su zaključili da je kristalizirana struktura unutar najunutarnjijeg područja unutarnje jezgre vjerojatno drukčija od vanjskog sloja. Kažu da bi to moglo objasniti zašto se valovi ubrzavaju ili usporavaju ovisno o kutu ulaska dok prodiru u najdublju unutarnju jezgru. Prema Tkalčiću i Phanu, otkrića sugeriraju da je mogao postojati veliki globalni događaj u nekom trenutku tijekom Zemljine evolucijske vremenske linije koji je doveo do značajne promjene u kristalnoj strukturi ili teksturi Zemljine unutarnje jezgre. Zanimalo nas je i što to mijenja u našem shvaćanju formiranja Zemlje?

Solidifikacija unutarnje jezgre je kao snimak Zemljine povijesti. Ona je bilježila uvjete koji su vladali u Zemlji kroz razne geološke ere, baš kao što godovi drveća bilježe klimatske promjene – napominje hrvatski znanstvenik. Hoće li se sad promijeniti saznanje, primjerice, o starosti Zemlje?

– Ne o starosti Zemlje, ali granica između te centralne kugle i njezina omotača može nam poslužiti za preispitivanje starosti unutarnje jezgre i njezine veze s magnetskim poljem Zemlje – govori. Pokušali smo otići korak dalje i postaviti pitanje o dalekoj budućnosti; ima li to otkriće utjecaja na pretpostavljenu trajnost Zemlje, koliko će ona još postojati.

Točka na i

Iz toga koliko brzo raste unutarnja jezgra (solidifikacijom iz vanjske tekuće jezgre) da se zaključiti koliko je stara unutarnja jezgra. Njezina solidifikacija hrani konvekciju u vanjskoj jezgri, a time i magnetsko polje Zemlje. Kad se solidificira dovoljno velik volumen vanjske tekuće jezgre, nestat će uvjeti za magnetsko polje Zemlje, a time i za život jer ono nas štiti od štetne radijacije iz svemira. No o tome se ne trebamo brinuti jer se radi o milijardama godina. Procjenjuje se da unutarnja jezgra raste brzinom od oko 0,5–1 mm godišnje – kaže prof. Tkalčić. Prvi put u povijesti seizmologije, Tkalčić i Phan opazili su i dokumentirali valove koji se od žarišta potresa gibaju dva, tri, četiri ili čak pet puta duž Zemljina promjera, tj. tako da se kroz unutrašnjost Zemlje odbijaju duž istog smjera, tamo i natrag nekoliko puta.

Pokazali smo da je brzina zvučnih valova (generiranih velikim potresima) koji se kreću unutarnjom jezgrom različita u različitim smjerovima. Naime, središnji dio čvrste unutarnje jezgre ponaša se drukčije od njezine vanjske ljuske. U središtu čvrste unutarnje jezgre još je jedna metalna kugla u kojoj najsporiji smjer širenja valova čini kosi kut sa Zemljinom osi rotacije. U vanjskoj ljusci čvrste unutarnje jezgre valovi se gibaju najsporije u ekvatorijalnoj ravnini – kaže. Smatra da je tim radom stavljena točka na i te je potvrđeno postojanje središnje jezgre u sredini unutarnje jezgre Zemlje koristeći inovaciju koja je postala moguća zbog razvoja seizmologije i postojanja gustih kontinentalnih mreža od nekoliko stotina seizmografa. Procijenili su da je radijus središnje metalne kugle oko 650 km.