Aké bolo zloženie atmosféry mladej Zeme?

Ranázemská atmosféra bola úplne odlišná od tej, ktorá sa vytvorila za tri miliardy rokov existencie kyslíka na planéte. Odhaliť zloženie prvotnej zemskej atmosféry je dôležité, pretože ovplyvnila vznik života.

Pôvodne sa myslelo, že bola bohatá na metán, ale dnes predpokladáme, že prekypovala predovšetkým oxidom uhličitým. Odpoveď získame výskumom najstarších skál, hlavne minerálov, ktoré vznikli vo vode.

Voda sa totiž nachádza v chemickej rovnováhe s atmosférou. Tieto krehké minerály sa však zachovajú len zriedkavo, a tak potrebujeme objaviť stopy prvej atmosféry v tej hŕstke odolných minerálov, ktoré sa nám zachovali.

Možno predpovedať zemetrasenia?

Vedieť, kedy nastane zemetrasenie, je zatiaľ nesplneným snom geofyzikov. Zemetrasenia vznikajú, keď sa skalné vrstvy náhle zlomia z dôvodu nahromadeného napätia.

Keď sa v niektorých oblastiach koncentruje tlak, dá sa sledovať. Zemská kôra je však komplikovaná – obsahuje vrstvy, ktoré majú odlišné vlastnosti, a obrovské množstvo zlomov, z ktorých sú niektoré pevne uzavreté, iné aktívne.

Aj voda nachádzajúca sa
v kôre rozhoduje o tom, ako dôjde k zlomu. Kým nedokážeme presne namodelovať, ako sa napätie náhle uvoľňuje v podobe zemetrasenia, predpovedanie zemetrasení bude len hádaním.

Prečo je Zem rozdelená na vrstvy?

Skalnaté planéty ako Zem sú rozdelené na kôru, plášť a jadro. Vieme, že táto štruktúra vznikla v ranej histórii planét, keď ich vnútro tvorila magma. Vrstvy sa rozdelili podľa odlišnej hustoty.

Najhustejší materiál, ako sú napríklad kovy, klesol najhlbšie a vytvoril jadro. Otázne zostáva, ako efektívne sa tieto vrstvy rozdelili. Je dôležité to vedieť, pretože práve rozmery a zloženie vrstiev zrejme ovplyvňujú charakter danej planéty.

Informácie o vnútornom zložení planéty prinášajú aj skaly, ktoré sa na povrch dostali vďaka sopkám. Nájsť odpoveď môže pomôcť aj výskum meteoritov, pretože mnohé z nich sú odštiepené z vnútra asteroidov, ktoré, tak ako Zem, majú viacero vrstiev.

Kedy sa začala subdukcia?

Zem má vďaka subdukcii – zahlbovaniu jednej platne pod druhú – celkom odlišnú kôru ako iné planéty. Takto sa horniny a prchavé látky vracajú späť do jej vnútra.

To potom ovplyvňuje všetko, od oceánov po klímu. Ibaže naša planéta nemá subdukciu odjakživa. Raná zemská kôra bol horúcejšia, hrubšia a nedokázala klesnúť do hlbín. Zmena z plávajúcej na zahlbujúcu sa kôru vyvolala obrovský posun v spôsobe, akým naša planéta fungovala.

Podľa niektorých vedcov
k tomu došlo asi pred tromi miliardami rokov, podľa iných skôr. Odpoveď sa skrýva v chemických stopách, ktoré zostali v sopečných horninách.

Problémom je, že najstaršie sopečné horniny sa v priebehu histórie zmenili až tak, že je potrebné odhaliť ich pôvodné chemické zloženie.

Čo sa nachádza v jadre Zeme?

Zemské jadro je 5 780 kilometrov široká kovová guľa zo železa a niklu. Ale váži menej, než by mala, a zemetrasné vlny prenáša pomalšie ako čistý kov z niklu a železa.

To znamená, že asi 4 % jadra musia tvoriť ľahšie prvky ako kyslík, uhlík, síra alebo fosfor. Identita týchto prvkov je dôležitá, aby sme pochopili správanie sa jadra.

Keďže zatiaľ nemáme možnosť získať konkrétne vzorky, sme odkázaní na simuláciu podmienok v jadre. Vedci teda miešajú rôzne „ingrediencie“ a skúmajú tie meteority, ktoré sú kúskami jadier asteroidov.

Prečo existuje prepólovanie?

Magnetické pole Zeme vzniká vďaka pohybom roztaveného železa vo vonkajšej časti jadra, ktoré je vodivé. Narušenie tohto toku spôsobuje prepólovanie, pri ktorom sa severný magnetický pól vymení s južným.

Prečo k tomu vlastne dochádza, zostáva obrovskou záhadou. Niektoré modely naznačujú, že výmena pólov je prirodzeným dôsledkom spätnej väzby medzi tokom vodiča a magnetickým poľom.

Podľa iných vedcov vyvolávajú prepólovanie kusy zahlbujúcej sa kôry či dokonca dopady asteroidov. Odpoveď sa však možno neskrýva v Zemi, ale paradoxne v Slnku.

Tepelné prúdy Slnka a jeho magnetické pole môžeme totiž na rozdiel od zemského jadra pozorovať a z nich následne odvodiť, ako „to funguje“ na Zemi.