Földünk magja kis csillagként tombol

Kutatók speciális módszerekkel kimutatták, hogy Földünk magja 1000 Celsius fokkal forróbb az eddigi megállapításokhoz képest.

Az új adatokhoz részecskegyorsítókat, röntgensugarakat, lézereket, gyémántokat, és vasatomokat használtak, úgy tűnik sikeresen. Az új adat szerint Földünk belső hője 6000 Celsius fokos, amely több a Napunk felszíne hőmérsékleténél. A felfedezés ezen túl kihat majd más bolygók szerkezetével foglalkozó tudományágakra, és kihatással lehet a geofizika, és szeizmológia területeire is.



Ha a felszínről haladunk a Föld belseje felé, akkor a külső réteg tektonikai lemezekből áll. Ez után jön a köpeny, amely két részből áll, egy szilárd felső, köpenyből, és egy alsó köpenyből, amely csak részben szilárd. Legbelül pedig a két részre osztható mag található. A külső mag folyékony halmazállapotú, amely valószínűleg vasat, és nikkelt tartalmaz. Ezen a helyen különféle kölcsönhatások, áramlások vannak, és felelős a Föld mágneses teréért. A belső mag szintén vas, és nikkel tartalmú, viszont teljesen szilárd, és itt van a bolygó belsejébe a legnagyobb 6000 Celsius fokos hőmérséklet. Viszonyításképpen bolygónk átlagos sugara 6373 kilométer, ehhez képest a kéreg mérete mindössze 35 kilométer, amely meglehetősen tág határok között mozog. Az óceáni kőzetlemezek mérete csak 6-7 kilométer. A szárazföldi részeken akár elérheti a 70 kilométer vastagságot is. A köpeny 2855 kilométer, a külső mag 2300, a belső mag sugara hozzávetőlegesen 1220 kilométer.

A találékony ember már létrehozott furatokat a Föld belseje felé. Eddig a legmélyebb furatot a Kola-félszigeten csinálták meg. A szovjet kutatók azt akarták, hogy átfúrják a 15 ezer méteres mélységet, így elérve a kéreg, és a köpeny határát. A fúrás 1970-ben kezdődött, és 1989-ben érték el a 12.261 méteres mélységet. A kutatók úgy tervezték, hogy 1993-ra elérik majd a 15 ezer méteres mélységet, de nem várt esemény történt, ugyanis az előre becsült 12 ezer méteres mélységnél 100 Celsiust becsültek, a gyakorlatban pedig itt a hő 180 Celsiusos volt. A rendelkezésre álló eszközök egyre nehezebben bírták a megpróbáltatást, majd úgy döntöttek akkor, hogy a jelenleg rendelkezésükre álló anyagokkal a fúrást tovább folytatni nem lehet. Így 1992-ben hivatalosan le is állították a projektet.



Így a jelenlegi álláspont még mindig az, hogy nem tudunk még most sem adatokat azzal kapcsolatban, hogy valójában mi folyik a Föld kérge alatt. Az eddigi információk is csak a földrengések által tudjuk, illetve a vulkáni képlékeny magma mintavételeiből.

A Kola-félszigeti eset jó példa arra, hogy jelenleg nem áll rendelkezésre olyan eszköz, amellyel spontán be lehetne „törni” a Föld belsejébe. Nagy valószínűséggel ilyen eszközt nem is lehet majd kifejleszteni. Szóba jött még a mélytengeri fúrás is, de ennek is meg vannak a nehézségei. Támogatást sem kapna egy ilyen projekt, mert ugyebár nem olajról van szó.

Be kell látnunk, hogy nem maradt más, mint a közvetett megfigyelés, és a laboratóriumi körülmények, ahol a tudósok hasonló körülményeket tudnak létrehozni, mint a Föld magjába. Egy francia kutató csoport ehhez a módszerhez folyamodott. A Föld magjában lévő hőt, és nyomásviszonyokat reprodukálták. A feladat legnehezebb fázisa létrehozni azt a nagy nyomást, mely belső magra nehezedik. Ennek a jelenlegi becsült értéke 330 GPa nyomás. Ez viszonyítás képen annyit jelen, hogy a normál légkörnek a 3 milliószorosát kell létrehozni.

A gyakorlatban ezt a kísérletet úgy hajtották végre, hogy gyémánt nyomáscellát (DAC) használtak. Ez annyit tesz, hogy két precíziósan megmunkált gyémánthely közé szorítottak egy aprócska vasmintát, és 200 GPa- ig terjedő nyomásnak tették ki, majd lézerrel kezdték azt felhevíteni, közben röntgennel vizsgálták, hogyan változik annak halmazállapota az extrém körülmények között. Így végül megbecsülték, hogyan viselkedik az anyag 330 GPa nyomáson, és az eredmény döbbenetes lett. Azt az eredményt kapták, hogy a belső mag környékén a hőmérséklet 5957 +-500 Celsius körül alakult. A mag belsejében viszont ettől nagyobb hőmérséklet is előfordulhat.

Valójában miért is fontos ez a felfedezés? A Föld állapotára semmilyen hatással nem lesz, mint ahogyan eddig sem volt. Azonban a szeizmológusok, és geofizikusok által eddig létrehozott modellekben igenis nagy változásokat hoz majd.

A hagyományos módszernél (menjünk a vulkánhoz mintát venni) sokkal veszélyesebb, és bonyolultabb a mintavétel. Ez nem szolgál pontos adatokkal. Nem beszélve arról, hogy a kutatónak ki kell várni, hogy a vulkán kitörjön. Bolygónk nagy felhasználó. Ez ebben az esetben azt jelenti, hogy szubdukciós zónákba az ilyenkor a köpenybe alá bukó lemezek újra a felszínre kerülhetnek. Egy kutatás szerint is több mint kétmilliárd évig is eltarthat, hogy az egykori kéreg anyaga újra felbukkanjon egy vulkánban.



Arra is van bizonyíték, hogy a kőzetlemezeknek nagyon lassú a mozgása. A Bostoni Egyetem kutatócsoportja pár millió éves vulkanikus kőzeteket vizsgált a Csendes-óceán déli részén, és itt találták meg a Föld legfiatalabb kérgét. Az itteni minták ezt bizonyítják. A vulkanikus kőzetek összetétele jelentős eltéréseket mutat, hiszen a mozgásban lévő magma anyaga állandóan keveredhet a köpeny anyagával. A keveredés nem egyenletes, így az anyagösszetétel nagyon változatos lehet. Az anyagkörforgás sebességét számítógépes modellel szerették volna megsaccolni, de nem sikerült még bizonyítékot találni a folyamatra.



A kutatás vezetője Rita Cabral a kutatók segítségével a Mangaia szigetről olyan mintát sikerült szereznie, amely 20 millió éve került felszínre. Ennek megvizsgálták a szerkezetét, és a kőzet belsejébe 2,45 milliárd éves anyagokat találtak. A fotoszintetizáló anyagok megjelenése előtti korból származik. Tehát a kőzetvándorlás során az anyagok nem oldódnak fel a körülmények ellenére sem. A tudósok között azonban felmerült a vita, hogy 2,45 milliárd évvel ez előtt volt e kéregmozgás az akkor fiatalnak számító bolygónkon? Az új kutatási eredmények szerint valószínűsíthető az akkori kéregmozgás.

Azonban az a nagy kérdés foglalkoztatja a tudósokat, hogy mikortól beszélhetünk valójában Föld lemeztektonikájáról, és valójában bolygónk hogyan nézhetett ki az ezt megelőző korszakában? Ezek egyelőre megoldatlan problémának bizonyulnak, és a tudósok körében állandó vita tárgyát képezik.

(ipon)