72887 WiZ4

Adam Dziewoński jest absolwentem Uniwersytetu Warszawskiego. Doktorat obronił na AGH w Krakowie. W połowie lat 60. wyjechał do USA na staż podoktorski. Od 1972 roku pracuje na Uniwersytecie Harvarda, gdzie jest profesorem. Od 40 lat zajmuje się sejsmologią globalną. Za pomocą swej pionierskiej metody zwaną tomografią sejsmiczną stworzył razem z Donem Andersonem z Całtech akceptowany powszechnie model budowy samego środka Ziemi. W 1998 roku otrzymał Nagrodę Crafoorda, która jest odpowiednikiem Nagrody Nobla w dziedzinie nauk o Ziemi.

zmy przed niektórymi rodzajami promieniowania kosmicznego. Bumet o tym nie wiedział, ale bez „żółtka” trzecia planeta od Słońca nie nadawałaby się do żyda, przynajmniej dla istot takich jak my. Stąd tak wielkie zainteresowanie właściwościami i budową jądra.

Kryształowy rdzeń

Nowe badania wykonane metodami, które dopracowano dopiero w dwóch ostatnich dziesięcioleciach, przynoszą zaskakujące odkrycia. Wiosną tego roku grupa badaczy poinformowała, że ziemski glob może mieć nie dwa, lecz aż trzy jądra. Naukowcy opowiedzieli się w ten sposób za kontrowersyjną koncepcją przedstawioną w roku 2002 przez prof. Adama Dziewońskiego, polskiego sejsmologa pracującego na Harvardzie i zaliczanego do najwybitniejszych obecnie znawców ziemskiego jądra. To on w 1971 roku wspólnie z Freema-nem Gilbertem dostarczył pierwszych przekonujących dowodów na to, że wewnętrzne jądro planety, wydzielone już w 1936 roku na podstawie głównie teoretycznych rozważań, jest rzeczywiście sztywne.

Sześć lat temu Dziewoński i jego doktorantka Miaki Ishii opublikowali w „Proceedings of the National Academy of Sciences” analizę obejmującą około 300 tys. pomiarów fal sejsmicznych, które przeszły przez jądro wewnętrzne planety. Tylko 3 tys. spośród nich dotarło w pobliże środka Ziemi. Ich wędrówka przebiegała inaczej, niż się spodziewano, co skłoniło oboje badaczy do postawienia tezy, że w centrum Ziemi znajduje się jeszcze jedno jądro. Pomiary sugerowały, że ma ono promień około 300 km i stanowi jedną dziesięciotysięczną objętości planety. Od pozostałych różni się innym uporządkowaniem cząsteczek żelaza. Niby drobiazg, ale niezwykle istotny. To może być pozostałość z najwcześniejszego etapu formowania się Ziemi. Taka pestka, wokół której potem urosła planeta - komentował Dziewoński w uczelnianej gazecie „Harvard Gazette”, zastrzegając, że rzecz wymaga potwierdzenia.

Na ślad trzeciego jądra naukowcy wpadli dzięki zjawisku anizotropii. Na początku lat 80. zauważono, że te fale sejsmiczne, które w drodze przez jądro wewnętrzne Ziemi poruszają się mniej więcej równolegle do osi Ziemi, są szybsze niż te, które wędrują w kierunkach prostopadłych lub prawie prostopadłych do niej. Skąd ta różnica? Na przełomie lat 80. i 90. zaproponowano następujące wyjaśnienie: prędkość fal nie jest jednakowa, ponieważ stałe jądro ma budowę krystaliczną. Kryształy - jak wiadomo - nie są chaotyczną zbieraniną atomów i cząsteczek, lecz charakteryzują się ładem przestrzennym. Cząsteczki i atomy w kryształach żelaza w środku Ziemi zostały uporządkowane tak, że w kierunku północ-południe leżą bliżej siebie, niż w kierunku wschód-zachód. W pierwszym przypadku fala sejsmiczna wędruje szybciej.

Prześwietlenie planety

Nie wszystkie zarejestrowane przez badaczy fale sejsmiczne, które powracały z jądra wewnętrznego, pasowały do powyższego schematu. Dlatego wielu badaczy było sceptycznie nastawionych do pomysłu, że Ziemia może być w środku krystaliczna. Potrzebne były kolejne pomiary. A wyłuskiwanie odpowiednich informacji z milionów danych jest niezwykle czasochłonne. Szuka się zapisów z trzęsień silnych i głębokich (kilkaset kilo-

ZIEMIA WCIĄŻ CZEKA NA ODKRYWCÓW

r

Każdemu, kto ma żyłkę odkrywcy, radzimy zainteresować się badaniami Ziemi. Jej poznawanie dopiero się zaczyna, a wiele ważnych pytań nie doczekało się jeszcze odpowiedzi. W połowie marca amerykańska Narodowa Rada ds. Badań (National Research Council) ułożyła listę największych „białych plam’’. Oto one:

» Jak doszło do uformowania się Ziemi i innych planet? Naukowcy generalnie są zgodni, że Ziemia wyłoniła się z mgławicy materii międzygwiazdowej, lecz wciąż nie wiedzą, jak dokładnie to przebiegało i dlaczego poszczególne planety mają tak różny skład chemiczny.

» Co się działo na Ziemi podczas pierwszych 500 min lat? Niemal nic nie wiadomo o tych „starożytnych” czasach, ponieważ prawie nie zachowały się ślady geologiczne (skały). Tymczasem wtedy właśnie Ziemia przeżyła kolizję z innym globem, wzbogaciła się o atmosferę i pokryła oceanami.

>> Jak zaczęło się życie na Ziemi? Jedno z najważniejszych pytań dotyczących naszej przeszłości nie może się doczekać satysfakcjonującej odpowiedzi. Naukowcy skazani są głównie na teoretyczne spekulacje. Nowa obiecująca dziedzina - astrobiologia - szuka też na innych globach rozwiązania zagadki życia.

» Co dokładnie dzieje się we wnętrzu Ziemi? W jądrze zewnętrznym oraz w płaszczu nie ma spokoju - ciepło z centrum globu przenoszone na zewnątrz przez prądy konwekcyjne. Konsekwencje są poważne: powstanie gór i dna morskiego, wulkanizm. Jednak jak dokładnie krąży ciepło, jak było z tym dawniej i jak będzie w przyszłości - nie wiadomo. » Dlaczego powierzchnia Ziemi do głębokości średnio kilkudziesięciu kilometrów jest podzielona na płyty litosfery? Choć teoria tektoniki płyt trzyma się nieźle, właściwie wciąż jest zagadką, dlaczego akurat Ziemia ma taką rozkawałkowaną powierzchnię. I czy dlatego są na niej oceany i kontynenty (kiedy te utworzyły się po raz pierwszy, też nie wiadomo).

>> Jak właściwości materii ziemskiej, na przykład ułożenie atomów, wpływają na zjawiska globalne takie jak konwekcja w płaszczu czy ruchy płyt litosfery?

Wiadomo, że skala makro zależy od mikro, ale o konkretne przykłady takich zależności na razie trudno.

>> Od czego zależy klimat na Ziemi?

Od około 4 mld lat temperatury na globie, mimo wahań, generalnie są dość stabilne. Jak działa ta termoregulacja i co ją może zepsuć? Jakie byłyby skutki?

» Jak życie zmienia planetę? I jak planeta wpływa na życie? Geologia i biologia wzajemnie się przenikają na różnych poziomach. Żywe organizmy wzbogaciły atmosferę w tlen, a uczestnicząc w wietrzeniu skał, kształtowały krajobraz planety. Ona z kolei mogła wywoływać kataklizmy mające wpływ na ewolucję. Te powiązania czekają jednak na dokładne opisanie.

» Czy trzęsienia ziemi i wybuchy wulkanów można przewidzieć? Tu akurat postęp jest duży, choć nie ma jeszcze odważnych, którzy podają dokładną datę kataklizmu. Za to precyzyjnie wskazuje się miejsca, gdzie zagrożenie rośnie. Wyzwaniem jest przewidzenie siły i przebiegu wstrząsu czy erupcji.

"WIEDZA I ŻYCIE CZERWIEC 2008

24