Stiinţă şi tehnologie
Frontiere în adâncul pământului

Frontiere în adâncul pământului

Diac. Adrian Sorin Mihalache, 08 Noiembrie 2009

Foarte adesea, facem judecăţi cu privire la uimitorul ambient terestru în care trăim, luând în consideraţie doar cele existente la suprafaţă. Includem poate aici, în cel mai bun caz, şi mediul submarin, cu bogăţia lui inestimabilă de specii, depozitarul unor mecanisme ce contribuie esenţial la prezervarea vieţii. Într-adevăr, în fiecare dintre aceste teritorii vaste, ştiinţele naturii au scos la iveală o mulţime de date ce relevă complexitatea extraordinară a întregului ecosistem terestru. În paralel cu naşterea sau migraţia a milioane de exemplare din mii de specii, cantităţi impresionante dintr-o listă lungă de resurse minerale, gaze şi apă sunt deplasate dintr-o regiune a globului terestru către o altă regiune, mai mult sau mai puţin îndepărtată.

Complexitatea acestor transformări, scara regiunilor care intră în joc, mulţimea speciilor şi cantităţile de resurse antrenate în această mişcare a vieţii fac din ambientul terestru cel mai mare şi mai complex sistem termodinamic pe care îl putem avea la îndemâna experienţei directe. Totuşi, această imagine de ansamblu încă nu cuprinde toate faţetele mediului nostru de viaţă. Pentru că în adâncurile Pământului se produc în permanenţă procese care se dovedesc la fel de cruciale pentru supravieţuirea organismelor vii.

Continente întregi în mişcare

Potrivit datelor actuale, scoarţa Pământului înveleşte globul terestru în forma unei pături cu grosimi medii de 40 de kilometri, dar care, în anumite regiuni, atinge valori cuprinse între 10 şi 100 de kilometri. Deriva continentelor, mişcarea prin care „platformele“ gigantice de sol „plutesc“ la suprafaţa Pământului, este binecunoscută. Alături de această mişcare, însă, există o alta care deplasează de fapt întreaga suprafaţă terestră şi adâncurile ei. Dacă structura internă a Terrei, atât cât este ea cunoscută până acum, a dovedit că Pământul este planeta cu cea mai mare diversitate de formaţiuni geologice din întreg sistemul solar (I), se datorează, de asemenea, acestei dinamici ascunse în adânc, adică mişcarea plăcilor tectonice şi a nucleului fierbinte.

Întreg globul pământesc este înfăşurat în şapte mari plăci tectonice care îl acoperă în proporţie de 95% (placa Pacificului, placa Africană, cea Eurasiatică, Indo-Australiană, Nord-Americană, Antarctică şi Sud-Americană), restul fiind acoperit de plăci mai mici. Toate aceste plăci tectonice se mişcă, cu o viteză foarte mică, de câţiva centimetri pe an. Desigur, în epoca vitezei, deplasarea aceasta pare foarte înceată. Dimensiunile enorme ale acestor „platforme“ naturale care totuşi se mişcă trădează existenţa unei energii impresionante. Astăzi se cunoaşte că această energie, care are, de asemenea, repercusiuni în activitatea vulcanică şi seismică a Terrei, este alimentată de materialul radioactiv din miezul Pământului. O energie încă prea puţin cunoscută, ascunsă în adâncul Pământului, este suficient de puternică încât mişcă cu totul plăci tectonice gigantice pe care sunt aşezate continente întregi!

Contrar unei judecăţi grăbite, mişcarea plăcilor tectonice şi procesele din scoarţa fierbinte a Pământului au multe benefice asupra ambientului terestru. Tectonica plăcilor permite, în primul rând, tuturor fragmentelor să se deplaseze neîncetat pe suprafaţa globului, diversificând aspectul geografic şi resursele minerale ale fiecărui loc. „Este posibil ca rocile granitice caracteristice scoarţei continentale a Pământului să îşi datoreze existenţa subducţiei şi apei, care au acţionat împreună pentru a produce aceste magme neobişnuite ş...ţ pe planeta noastră şceţ nu au pereche, cel puţin în acest Sistem Solar.“ (II)

Izvoare arteziene naturale din abisul terestru

Pe de altă parte, trebuie spus că, în ocean, la mii de metri adâncime, există numeroase crăpături, în forma unor canale înguste şi adânci (numite zone de rift oceanic). Prin aceste incizii naturale, apa oceanică pătrunde mult, în interiorul extrem de fierbinte al scoarţei terestre. În scoarţă, însă, temperatura este extrem de ridicată. În acest fel, apa oceanului este încălzită şi îmbogăţită cu resurse minerale din scoarţă. După acest proces, apa este scoasă la suprafaţă, fiind eliberată în adâncul oceanului, în forma unor izvoare fierbinţi (III). Până la a face legătura dintre aceste zone de rift şi activitatea din scoarţa fierbinte a Pământului, trebuie spus că, pe glob, există locuri unde procesele acestea se desfăşoară, cumva, la suprafaţă. Planşeul întreg urcă până la nivelul apei. Cea mai mare dintre locurile acestea, unde procesele din adâncul întunecat şi fierbinte al Pământului se desfăşoară la suprafaţă, este Islanda. Aici există numeroase izvoare termale care scot apa fierbinte din Pământ, în forma unor gheizere, a unor jeturi de apă fierbinţi. De fapt, însăşi cuvântul gheizer provine de la Geysir, un izvor artezian natural celebru, cu apă fierbinte şi aburi. Putem spune aici că Islanda a valorificat acest amplasament geografic, o zonă unde adâncul fierbinte al planetei „iese“ la suprafaţă. Aproape jumătate din necesităţile sale energetice sunt acoperite de instalaţiile destinate să capteze căldura din Pământ (IV).

Circuitul apei şi vulcani din adâncul oceanelor

În adâncul oceanului lucrurile se petrec într-un mod asemănător. Apa ce erupe prin fisuri are o temperatură de peste 3000C şi este este destul de limpede. Totuşi, când jetul fierbinte vine în contact cu apa mult mai rece din adâncul oceanului, particule mici şi negre de sulfură de fier şi alte minerale prezente în el se precipită. Ele se depun treptat, dând naştere unor hornuri lungi şi subţiri, prin care apa fierbinte este eliberată în ocean. Aceste izvoare fierbinţi active au fost descoperite pe fundul oceanelor, în apropierea rifturilor oceanice. „Hornurile negre“ se găsesc la o adâncime de câţiva kilometri sub nivelul mării, pe Dorsala Pacificului de Est.

Aşadar, circuitul apei în natură nu se desfăşoară doar la suprafaţa terestră, între cer şi sol, legând ploaia, apele continentale şi norii într-un circuit al substanţelor. Acesta este doar o parte din „drumul“ pe care îl fac rezervele minerale şi apa oceanică. Apa intră, de fapt, şi în adâncul Pământului, preluând de acolo unele rezerve de constituenţi chimici şi eliberându-se de altele. Numai aşa unele dintre elemente pot fi dizolvate din roci şi adăugate apei de mare, pentru a o îmbogăţi, în timp ce altele pot fi îndepărtate din apă prin reacţii cu rocile scoarţei fierbinţi. De exemplu, „sodiul şi magneziul din apa de mare se pierd şi, astfel, concentraţiile lor sunt împiedicate să atingă niveluri prea mari. În schimb, cantităţile de fier şi mangan din apa de mare cresc. Schimbările produse în compoziţia chimică a apei se manifestă prin ceea ce se întâmplă la ieşirea din izvoarele submarine fierbinţi“ (V). Pe de altă parte, reacţiile apei de mare cu rocile din scoarţă determină „încorporarea“ apei în minerale, ceea ce face posibil ca, ulterior, rocile să poată fi topite la o temperatură mult mai scăzută decât de obicei.

Scoarţa terestră - uzină de mineralizare

La nivel global, se estimează că 25% din apa planetei este depozitată în scoarţa terestră, fiind „încorporată“ în rocile scoarţei. În acest circuit combinat, o cantitate de imensă de apă este transportată din adâncul oceanului în scoarţa fierbinte a Pământului, o parte din aceasta fiind reţinută în rocile de acolo, iar o alta este deversată înapoi, în ocean. Întregul volum al oceanului trece prin aceste spărturi (zone de rift) o dată la zece ani (VI). În fine, dar în mod esenţial, prin acest surprinzător circuit subteran, la temperaturi şi presiuni deosebit de mari, sunt asigurate rezervele minerale necesare vieţuitoarelor.

Mai mult, procesele geofizice şi celelalte caracteristici ale ambientului terestru par admirabil potrivite cu grosimea scoarţei. Potrivit unor calcule, se apreciază că, dacă scoarţa ar fi mai groasă, atunci ea ar transfera prea mult oxigen din atmosferă în scoarţă. Dimpotrivă, dacă scoarţa ar fi mai subţire decât cea existentă astăzi, activitatea vulcanică a Pământului şi mişcările tectonice ar fi mult prea intense (VII).

Centrala termică cu termostat din adâncurile pământului

Pe de altă parte, mişcarea plăcilor tectonice terestre se dovedeşte importantă în reglarea temperaturilor terestre. Este binecunoscut faptul că dioxidul de carbon are un traseu deosebit de complex, ce trece prin toate etajele biosferei. Pe continent, rocile de silicat se dezagregă, determinând eliminarea calciului şi magneziului, substanţe care la rândul lor sunt transportate în ocean. În adâncul mării, aceste reziduuri reacţionează cu dioxidul de carbon dizolvat, formând carbonaţi de calciu şi magneziu, care apoi se depun pe fundul oceanului, producând calcare. În acest fel, oceanul „extrage“ tot mai mult dioxid de carbon (în formă gazoasă) din atmosferă. Procesul goleşte atmosfera de dioxidul de carbon şi izolează acest gaz, cu efect de seră, în rocile de pe fundul oceanului (VIII).

Ei bine, ce s-ar întâmpla dacă această extracţie a dioxidului de carbon ar continua? Este binecunoscut faptul că abundenţa de dioxid de carbon are efecte devastatoare asupra ecosistemului terestru. Ei bine, efectele dispariţiei totale a dioxidului de carbon din atmosferă ar fi la fel de dramatice pentru organismele vii ca şi abundenţa lui. De exemplu, lipsa dioxidului de carbon din atmosfera terestră ar determina, cel mai pro-babil, îngheţarea oceanelor. Unele calcule sugerează că un proces de acest fel ar putea extrage întreg dioxidul de carbon existent în atmosferă, într-o perioadă de timp mai scurtă de un milion de ani.

Faptul că dioxidul de carbon este extras în permanenţă din atmosferă, şi el nu se epuizează niciodată, este posibil prin tectonica plăcilor: „Calcarele de pe fundul mării şunde este depozitată o parte importantă din constituenţii chimici ai acestui gazţ pot fi, în cele din urmă, subduse în manta, unde sunt încălzite. Metamorfismul determină recristalizarea carbonaţilor în minerale noi, proces în care se elimină dioxid de carbon. Acest gaz îşi croieşte, în final, drum înapoi, către suprafaţă, şi este din nou eliberat în atmosferă“ (IX).

Mai mult decât atât, ritmul de eliberare în atmosferă a dioxidului de carbon din adânc nu depinde de climă, permiţând funcţionarea unui mecanism de reglare a temperaturilor terestre. Dioxidul de carbon este recunoscut pentru funcţia sa de „termostat“ natural. Pe măsură ce abundenţa dioxidului de carbon încălzeşte tot mai mult Pământul, precipitaţiile cresc, şi viteza reacţiilor de dezagregare a rocilor se intensifică. Aceasta înseamnă că dioxidul de carbon este „încorporat“ mai rapid în calcarele de pe fundul oceanului. Aici intervine tectonica plăcilor terestre, pentru că proporţia în care dioxidul de carbon se întoarce în atmosferă prin procesele din scoarţă nu este afectată de climă. Înteţirea ploilor poate duce la extragerea unei cantităţi mai mari de dioxid de carbon, pentru că „intrările“ în atmosferă, date de activitatea tectonică, sunt neschimbate, scăderea cantităţii de dioxid de carbon din atmosferă determinând scăderea temperaturii.

Procesul este valabil şi invers, pentru că răcirea climei încetineşte ritmul de dezagregare, iar cantitatea de calcar depusă în oceane scade. Mecanismul tectonic de eliberare a dioxidului de carbon din scoarţă aduce însă în atmosferă mai mult din acest gaz cu efect de seră, contribuind la creşterea temperaturii (X). În fine, planeta Marte ne arată ce rol important are tectonica plăcilor în prezervarea ambientului favorabil vieţii. Este binecunoscut că atmosfera lui Marte, o planetă de dimensiuni apropiate Terrei, conţine dioxid de carbon (95%) (XI). În plus, se ştie că aici a existat, în trecut, şi apă (XII). Cu toate acestea, Marte este foarte diferită de Pământ, temperaturile având valori cuprinse între -70 şi -1300C. Între caracteristicile esenţiale care îi lipsesc planetei Marte este chiar tectonica plăcilor. Depus în sol, de posibilele precipitaţii din trecut, dioxidul de carbon nu a mai fost eliberat din nou în atmosferă, tocmai pentru că nu a existat ceva similar tectonicii plăcilor, care să permită aspirarea lui în mantaua lui Marte şi topirea lui pentru lichefiere (XIII).

Adâncurile Terrei - un teritoriu necunoscut

Toate aceste aspecte arată că mişcarea plăcilor tectonice, structura interiorului terestru în general, influenţează în mod determinant întreaga viaţă a ecosistemelor. Cu toate că o parte din caracteristicile acestor procese sunt binecunoscute, totuşi, o serie de întrebări esenţiale sunt fără răspuns. Geofizicienii de astăzi sunt preocupaţi să identifice cauzele mişcărilor plăcilor tectonice şi să lămurească dacă în mantaua Pământului există curenţi de convecţie. Dificultăţile de cercetare, de sondare a adâncului terestru sunt, însă, majore. Centrul Pământului este la 6.400 de kilometri adâncime. Poate părea că, în raport cu distanţele astronomice investigate în prezent, adâncimea aceasta este infimă. Însă, ştiinţa şi tehnologia nu au putut pune la punct nici o metodă care să permită „străbaterea“ acestei distanţe spre miezul Pământului, până la o asemenea adâncime. În prezent, nici măcar nu se cunoaşte, cu precizie, cum s-a ajuns ca Pământul să posede plăci tectonice. Mai mult, nici una dintre planetele cunoscute până acum nu posedă o structură asemănătoare. Chestiunea este extrem importantă dacă se are în vedere faptul că ambientul existent la suprafaţa Pământului, favorabil vieţii, este strâns legat de existenţa plăcilor tectonice. În fapt, existenţa vieţii pe Pământ nu poate fi despărţită nici chiar de compoziţia nucleului terestru (XIV).

Până în prezent, cea mai adâncă sondare a Pământului prin contact direct este sonda superadâncă din nordul Rusiei, de la Zapolyarny, care a atins adâncimi de 12 kilometri. Straturile situate mai adânc nu au putut fi investigate decât prin măsurători indirecte, efectuate asupra undelor seismice care răzbat până la suprafaţă. De asemenea, o altă metodă foloseşte măsurarea atentă a atracţiei gravitaţionale în diferite locuri de pe glob, ţinând seama de faptul că gravitaţia poate fi influenţată de densitatea de masă a straturilor de dedesubt. Pe baza datelor obţinute până acum, se crede că, la 2.900 de kilometri adâncime, mantaua pluteşte pe un nucleu lichid, de fier topit, în interiorul căruia se găseşte un nucleu şi mai mic, de data aceasta solid, situat la 5.000 de kilometri adâncime. Totuşi, acestea sunt, mai degrabă, contururile unui model de lucru, care necesită multe îmbunătăţiri. În afară de aceasta, mai sunt disponibile un set de ipoteze şi o serie destul de restrânsă de date certe cu privire la învelişurile aflate mai aproape de suprafaţă, încât, în multe privinţe, cercetarea interiorului terestru este abia la început.

I Cecil Folescu, Ce este Universul?, Editura Albatros, Bucureşti, 1988, p. 246;

II Harry Y. McSween Jr., Partitură pentru Terra. Originile planetei şi ale vieţii, Editura All, Bucureşti, 2001, p. 155;

III Harry Y. McSween Jr., op. cit., p. 164;

IV Nigel Cadler, Universul Magic, Editura All, Bucureşti, 2008, p. 747;

V Harry Y. McSween Jr., op. cit., p. 165;

VII bidem;

VII Material tradus după articolul Design Evidences in the Cosmos by Hugh Ross, © 1998 , Reasons To Believe, reluat şi completat în The Creator and the Cosmos, 3rd edition, Colorado Springs, CO: Nav Press, 2001, pp. 145-157, 245-248. Materialul este disponibil în format electronic la adresa http://www.rea

sons.org. Hugh Ross este astrofizician, profesor la Institute of Apologetics, Trinity Law School, Toronto, Canada;

VIII Harry Y. McSween Jr., op. cit., p. 167;

IX Ibidem, p. 168;

X Ibidem;

XI Date preluate din articolul în format electronic Mars, găzduit de NASAâs Observatorium, disponibil la adresa observe.arc.nasa.gov. Se apreciază că pe Marte, în primele 2 miliarde de ani, vârsta planetei fiind estimată la 4,5 miliarde de ani, au existat rezerve de apă şi, de asemenea, o atmosferă mult mai caldă; Calvin J. Hamilton, Views of the Solar Sistem. Venus, text în varianta electronică, disponibil la adresa solarviews.com;

XII Cf. Robert Roy Britt, The Growing Case for Water on Mars în Science Tuesday Archive, 3 februarie 2004, în format electronic la adresa www.space.com;

XIII Harry Y. McSween Jr., op. cit., p. 169;

XIV Cf. David J. Stevenson, A planetary perspective on the deep Earth, în rev. Nature, vol. 451, 17 ianuarie (2008), pp. 261-265.


Galerie foto:
Lasa un comentariu

Arhivă ediții

Contactează-ne!