Kaip giliai Žemėje slypi superkarštas auksas ir deimantai? Kas iš tikrųjų žinoma apie planetos gelmes

Apie kosmosą girdime dažnai, tačiau giliausi Žemės sluoksniai tebėra mažiau pažįstami nei Mėnulio paviršius. Po mūsų kojomis plyti tūkstančių kilometrų storio mantija ir metalinis branduolys, kuriuose slypi ir paslaptingi mineralai, ir ekstremalios fizikos laboratorija.

Kas vyksta po pluta?

Žemės pluta, kurioje gyvename, yra plonas ir trapus išorinis sluoksnis. Kontinentinė pluta gali siekti apie 70 kilometrų storį, o po vandenynais ji vos keliasdešimt kilometrų plonesnė.

Po pluta prasideda mantija, kuri tęsiasi iki maždaug 2 900 kilometrų gylio. Nors ji kieta, per milijonus metų mantijos uolienos teka kaip labai tirštas skystis ir būtent ši lėta tėkmė judina tektonines plokštes.

Kaip mokslas „mato“ Žemės vidų?

Tiesiogiai žmogus yra nusileidęs tik iki maždaug 12 kilometrų gylio, tai mažiau nei 0,2 proc. kelio iki Žemės centro. Todėl daugiausia informacijos apie planetos gelmes gaunama iš seisminių bangų, kurios sklinda per Žemę po stiprių žemės drebėjimų.

Skirtingos bangos skirtingai keliauja per kietą, skystą ar labai tankią medžiagą. Matydami, kaip jos sulėtėja, atsispindi ar visai nesklinda per tam tikrus sluoksnius, geofizikai tarsi kompiuteriniu tomografu rekonstruoja Žemės vidaus struktūrą.

Aukso ir deimantų gimtinė

Dalis tauriųjų metalų ir deimantų susiformuoja labai giliai, keliasdešimt ar net kelis šimtus kilometrų po paviršiumi. Ten temperatūra ir slėgis tokie dideli, kad anglis persitvarko į ypač tvirtą deimanto kristalinę gardelę.

Iš šių gylių deimantus ir kitus mineralus į paviršių atneša stiprūs ugnikalnių išsiveržimai arba ilgi geologiniai procesai. Dėl to, kas randama kasyklose, mokslininkai gali netiesiogiai spręsti apie sąlygas giliai mantijoje.

Skystas išorinis ir kietas vidinis branduolys

Po mantija slypi išorinis branduolys, kuris driekiasi nuo maždaug 2 900 iki 5 150 kilometrų gylio. Tai skysto geležies ir nikelio lydinio sluoksnis, panašiau į itin karštą, bet vis tiek metališką „vandenyną“.

Dar giliau, iki pat 6 371 kilometrų Žemės centro, yra vidinis branduolys. Nors temperatūra prilygsta Saulės paviršiui, dėl didžiulio slėgio metalas ten kietas. Spėjama, kad jis po truputį auga, nes išorinis branduolys vėsdama kristalizuojasi.

Kaip gimsta Žemės magnetinis laukas?

Žemės magnetinį lauką sukuria vadinamasis geodinamas. Skystame išoriniame branduolyje judanti laidžioji geležis generuoja elektrines sroves, o jos savo ruožtu kuria magnetinį lauką.

Be šio lauko daug didesnę dalį Žemės pasiektų kenksminga Saulės spinduliuotė ir įkaitusių dalelių srautai, vadinamas Saulės vėjas. Magnetinis skydas padeda išsaugoti atmosferą ir apsaugo gyvybę paviršiuje.

Kodėl Žemės vidus vis dar karštas?

Planetos gelmėse tebėra likusios šilumos nuo Žemės formavimosi laikų, kai ji susidarinėjo iš daugybės susidūrusio kosminio smulkmės. Tačiau svarbus ir kitas šaltinis, lėtai yrantys radioaktyvūs elementai, tokie kaip uranas ir toris, nuolat išskiria šilumą.

Dėl šios šilumos mantija išlieka judri, o tektoninės plokštės nesustingsta. Jei Žemė būtų greitai atvėsusi ir iš vidaus „užgesusi“, pačios planetos paviršius šiandien atrodytų daug panašesnis į Mėnulį, su senomis ir beveik nekintančiomis kraterių plokštumomis.

Ar žmonija kada nors pasieks Žemės mantiją?

Technologiniu požiūriu gręžti iki mantijos yra vienas sudėtingiausių inžinerinių iššūkių. Temperatūra ir slėgis net keliasdešimties kilometrų gylyje tampa tokie ekstremalūs, kad įprastos medžiagos tiesiog neatlaiko.

Vis dėlto kuriamos naujos gręžimo technologijos ir itin karščiui atsparūs lydiniai, kurie ateityje galėtų priartinti žmogų prie tiesioginio mantijos mėginių paėmimo. Tokia ekspedicija leistų patikrinti daugybę dabartinių modelių ir geriau prognozuoti didelius žemės drebėjimus ar vulkaninius išsiveržimus.

Kodėl mums turėtų rūpėti Žemės gelmės?

Gilesnis Žemės vidaus supratimas padeda aiškiau matyti ilgalaikes gamtines rizikas, nuo žemės drebėjimų zonų iki galimos magnetinio lauko kaitos. Tai svarbu planuojant miestų plėtrą, infrastruktūrą ir net pasaulinius ryšio tinklus.

Be to, žvelgdami į savo planetos šerdį, geriau suprantame ir kitas uolines planetas Saulės sistemoje. Skirtingi Žemės, Marso ar Merkurijaus vidaus scenarijai padeda atsakyti, kodėl vienur galėjo susiformuoti palankios sąlygos gyvybei, o kitur paviršius liko šaltas ir negyvas.