Podczas Pikniku Naukowego nasi goście mogli przekazywać naukowcom pytania. Część z tych pytań zadajemy teraz badaczom. Z pytaniem "Kiedy ludzie dotrą do środka Ziemi?" zwróciliśmy się do geologa dr hab. Mirosława Jastrzębskiego z Instytutu Nauk Geologicznych PAN.

"Bardziej właściwym nie jest pytanie ‘kiedy dotrzemy do środka Ziemi?’, ale ‘czy w ogóle tam dotrzemy?’" - mówi dr hab. Mirosław Jastrzębski. Jak wyjaśnia, środek Ziemi znajduje się w centrum jej metalicznego jądra, mniej więcej 6370 km pod powierzchnią ziemi. A w dotarciu do jądra problemem jest nie tylko gigantyczna odległość, ale też to, że wraz z głębokością ciśnienie i temperatura we wnętrzu Ziemi rosną.

"Temperatura w samym środku Ziemi wynosi ok. 6 tys. stopni C, a ciśnienie to 3,6 mln atmosfer. To warunki nie do przezwyciężenia dla żadnego ze znanych materiałów" - zwraca uwagę geolog. I dodaje, że także modelowania termodynamiczne przewidujące własności fizyczne hipotetycznych związków chemicznych sugerują, że nie da się wytworzyć tak odpornego na ciepło i ciśnienie materiału, np. dzięki któremu można by było pobrać próbki z jądra Ziemi.

"Najgłębsze kopalnie na świecie to kopalnie złota w RPA i w dwóch z nich prowadzi się eksploatację na głębokości 3,9 km. Już na takiej głębokości temperatura przekracza 50 stopni C, a podziemna eksploatacja jest ekstremalnie trudna i bardzo kosztowna. Do takich właśnie głębokości obecnie dotarł człowiek i niewiele się zmieni w tym względzie w dającej się przewidzieć przyszłości. A to zaledwie 0,06 proc. promienia Ziemi. " - informuje rozmówca PAP.

Z kolei najgłębszy odwiert na świecie, wiercony z przerwami od 1970 roku na Półwyspie Kola, osiągnął po 24 latach 12,3 km. Może to i sporo, ale aby dotrzeć do centrum Ziemi trzeba wwiercić się 517 razy głębiej.

Odwierty to jednak nie jedyna możliwość zajrzenia we wnętrze Ziemi. "W różnych częściach świata na powierzchni znajdowane są skały, które są przybyszami z głębokich warstw Ziemi" - opowiada naukowiec. To dlatego, że Ziemia była i nadal jest aktywna tektonicznie. I tak np. skały takie jak ekologity mogą pochodzić nawet z głębokości 150 km. Wynoszone są na skutek nacisków kolidujących płyt tektonicznych. Można je więc niekiedy znaleźć w dawnych i obecnych strefach kolizji kontynentów. Z jeszcze większych głębokości pochodzić mogą skały magmowe takie jak perydotyty, a w szczególności bardzo rzadko spotykane kimberlity, których minerały krystalizują nawet 300 km pod ziemią. Zanim taka magma ulegnie całkowitemu zestaleniu, przedostaje się w wyższe strefy przebijając skorupę ziemską.

Dr Jastrzębski opowiada, jak jesteśmy w stanie ustalić, co znajduje się jeszcze głębiej. "Dzięki analizie przebiegu generowanych podczas trzęsień Ziemi fal sejsmicznych, które przechodzą także przez wnętrze naszej planety, wiadomo, że od głębokości 2900 km Ziemia ma ponad dwa razy większą gęstość aniżeli nadległy płaszcz. A materia tam znajduje się w stanie płynnym" - tłumaczy.

Dzięki badaniom sejsmicznym wiadomo także, że poniżej, od głębokości 5100 km, materia znajduje się pod tak dużym ciśnieniem, że znów przechodzi w stan stały. "Te dwie strefy to płynne jądro zewnętrzne i stałe jądro wewnętrzne" - wymienia dr Jastrzębski.

Jeśli chcemy bliżej zaznajomić się z tym, z czego jest zrobione jądro naszej planety, mamy jeszcze do dyspozycji materię, która „spadła z nieba”. A dokładniej, meteoryty żelazne reprezentujące wystygłe jądra planetoid, które dawno temu uległy rozczłonkowaniu głównie pomiędzy orbitą Marsa i Jowisza.

"Badania astrofizyczne wskazują, że Ziemia uformowała się ok. 4,5 mld lat temu z grawitacyjnego zagęszczenia obłoku pyłu i gazu, z którego wyłoniło się także Słońce i wszystkie planety Układu Słonecznego. Dzięki grawitacji rozbłysło Słońce, a pozostałe większe ciała Układu miały masę na tyle dużą, by doszło do dyferencjacji, czyli rozdziału na różniące się gęstością `warstwy`" - tłumaczy rozmówca PAP.

I dodaje, że w środku Ziemi ulokowały się najcięższe pierwiastki (głównie metale). Pozostałe związki chemiczne o mniejszej gęstości (głównie glinokrzemiany) stanowią wyższe "warstwy" planety, za to najlżejsze gazy takie jak wodór czy hel były i nadal są trudne są do utrzymania przez ziemską grawitację.

"Grawitacja podobnie kształtowała strukturę pozostałych większych ciał Układu Słonecznego. Niektóre z nich uległy rozbiciu w skutek kosmicznych zderzeń - przedstawia naukowiec.

Fragmenty niektórych z tych ciał czasami docierają do Ziemi w postaci meteorytów. Część z nich, tzn. meteoryty żelazne reprezentują wystygłe jądra zalążków planet. Meteoryty żelazne są głównie zbudowane z żelaza i niklu i okazuje się, że ich właściwości idealnie pasują do właściwości fizycznych jądra Ziemi przewidywanych przez badania sejsmiczne. "Stąd też, choć można powiedzieć niemal z pewnością, że ludzie nie dotrą do środka Ziemi, to właśnie dzięki meteorytom żelaznym możemy obcować z materią podobną składem chemicznym i powstałą na skutek analogicznych procesów, w jakich powstawało jądro Ziemi" - podsumowuje uczony.

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

lt/ ekr/