Mokslininkai yra iškėlę keletą Žemės susiformavimo versijų. Vienoje iš jų manoma, kad Žemė susiformavo dar tada, kai protoplanetiniame diske vyko meteoritinių nuolaužų susidūrimai. Jie būdavo tokie intensyvūs, kad visa planeta tuomet buvo vienas skystos magmos rutulys.
Pagal kitą, gerokai „sausesnę“ versiją, Žemė nuo pat pradžių buvo kietą plutą turintis nedidukas pasaulėlis, į kurį net kas maždaug 10 mln. metų rėždavosi po Marso dydžio planetoidą. Apokaliptiniai bombardavimai liovėsi tada, kai besiformuojančioje Saulės sistemoje galų gale išseko tų planetoidų ištekliai arba (kaip kad nutiko Marsui), tie planetoidai įsitaisė individualiose orbitose aplink Saulę.
Kuri versija teisinga? Pirma reikia sužinoti, kiek ilgai truko supernuožmių planetoidinių susidūrimų su Žeme periodas – žinoti dešimties milijonų metų tikslumu. Kitaip tariant, mokslininkams reikia patikslinti Žemės amžių vienos šimtosios tikslumu.
 |
| AFP/„Scanpix“ nuotr./Marsas |
Tikrojo Žemės amžiaus paslaptis glūdi seniausiose planetos uolienose. Apytikslį jų amžių mokslininkai gali apskaičiuoti pagal jose esančių dviejų izotopų – urano-238 ir švino-206 – kiekį. Kadangi uranas-238 prognozuojamais kiekiais skyla į šviną-206, santykinis šių izotopų skirtumas mokslininkams byloja apie tikrąjį uolienų amžių.
Tiesa, yra vienas „bet“: tyrėjai pirma turi tiksliai išsiaiškinti, kiek urano-238 ir švino-206 būta iš pradžių. Kad sužinotų tai, mokslininkai turi išsiaiškinti, kiek tiksliai šių izotopų yra dabar – ne tik Žemės paviršiaus uolienose, bet ir giliau slūgsančioje mantijoje bei – čia ir yra sunkiausia dalis – visiškai nepasiekiamame ir jokiuose modeliuose neatkartojamame Žemės branduolyje.
XX a. pradžioje seismologai vidinio Žemės branduolio sudėties mįslę iš dalies įminė pasitelkę žemės drebėjimų duomenis: seisminės bangos bylojo, jog planeta turi kieto metalo branduolį, supamą storo pusiau skysto išorinio branduolio. Tuo tarpu geologai Žemės pagrindine sudedamąja dalimi laikė meteoritus ir, lygindami Žemės paviršiaus uolienų sudėtį su meteoritų sudėtimi, nustatė, kad išoriniams planetos sluoksniams trūksta labai daug geležies ir nikelio. Loginė išvada – vidinis Žemės branduolys kaip tik ir sudarytas iš tos trūkstamos geležies ir nikelio.
Jei ši išvada būtų patvirtinta, tyrėjai, remdamiesi tam tikromis geležies ir nikelio savybėmis, būtų galėję paskaičiuoti švino ir urano kiekį branduolyje. Tačiau šeštajame dešimtmetyje Žemės branduolio gravitacijos matavimai parodė, kad Žemės centras nėra toks tankus, kad būtų sudarytas vien iš geležies ir nikelio.
„Žinojome, kad mums trūksta kažkokių papildomų lengvesnių elementų“, – pasakoja Qing-zhu Yin Galimų „įtariamųjų“ sąrašą mokslininkai sudarinėjo neilgai – mat tie „įtariamieji“ turėjo būti iš santykinai dažniausiai Saulės sistemoje randamų elementų. – Tokie samprotavimai „įtariamųjų“ ratą susiaurino iki tokių elementų kaip deguonis, silicis, magnis, siera, anglis, fosforas, azotas. Litis, berilis ar boras netiko.“
Kol kas tyrėjų gauti rezultatai leidžia manyti, kad anglis sudaro labai mažą vidinio branduolio dalį
Tiesa, „įtariamųjų“ rato dedukcija vyko ne taip jau ir paprastai: pamatyti, kokie iš tikrųjų elementai likę branduolyje, o kurie emigravę į mantiją, neįmanoma dėl vidinio branduolio neprieinamumo, nepaprastai aukštų temperatūrų ir slėgio.
„Lieka tik kompiuterinio modeliavimo galimybės“, – pripažįsta Qing-zhu Yin.
Iki šiol kompiuteriai stokojo galių, kad galėtų atlikti sudėtingus skaičiavimus, leidžiančius adekvačiai imituoti vidinio mūsų planetos branduolio sąlygas atominiame lygmenyje.
„Tačiau dabar kompiuteriniai pajėgumai yra pasiekę tokį lygmenį, kai galima paskaičiuoti šį tą reikšmingesnio, – džiaugiasi mokslininkas.
Kad pamėgintų išsiaiškinti, kiek ir kokių elementų yra vidiniame Žemės branduolyje, Qing-zhu Yin su kolegomis atliko tris mėnesius trukusį modeliavimo eksperimentą 500 branduolių superkompiuteriu. Tyrėjus ypatingai domino anglies kiekio matavimas – šio elemento buvimas branduolyje siejamas su aukštesnėmis švino proporcijomis. Kuo daugiau Qing-zhu Yin rastų anglies, tuo daugiau švino turėtų būti branduolyje, tuo jaunesnė mūsų Žemė.
Kol kas tyrėjų gauti rezultatai leidžia manyti, kad anglis sudaro labai mažą vidinio branduolio dalį – mažiau nei vieną procentą bendros branduolio masės. Tiesa, lyginant su likusia Žemės medžiaga, toks anglies kiekis vis tiek yra didelis – net ir tokiu atveju anglies branduolyje būtų daugiau nei visoje planetoje kartu paėmus. Kartu tai liudytų branduolyje esant menką kiekį lengvųjų elementų.
Tad kol kas kompiuterinio modeliavimo rezultatai labiau palaiko ilgąją Žemės formavimosi versiją – teoriją, pagal kurią kieta Žemė susiformavo apie 30 mln. metų po Saulės sistemos gimimo ir kad Žemė kitus šimtus milijonų metų „augo“ smūginiu scenarijumi – į Žemę periodiškai įsiręžiant Marso dydžio planetoidams. Pasitelkę dar galingesnius superkompiuterius Qing-zhu Yin su kolegomis Žemės amžių viliasi patikslinti iki šimtųjų dalių.
