Marile enigme ale Pamantului

De unde a venit apa?

Unii dintre oamenii de stiinta cred ca, atunci când s-a format, Pamântul era o planeta uscata, uscata de tot, fara pic de apa în structura ei. A fost Pamântul o planeta absolut lipsita de apa atunci când s-a format?   

Cum s-a ajuns la bogatia de apa de azi, care sustine întreaga viata a planetei?

Cantitatea de apa a crescut, desigur, treptat, de-a lungul timpului – si exista mai multi factori care ar fi putut contribui la aceasta „îmbogatire” în apa – dar cum a fost la început de tot?

Din cauza ca nu exista dovezi geologice suficiente datând din aceasta perioada de început, nu stim cu precizie cum si-a capatat Pamântul apa. A fost elaborata, la un moment dat, o ipoteza conform careia apa ar fi venit din spatiu, adusa de comete (care sunt formate în mare parte din gheata), dar analize ulterioare specifice si detaliate – masurarea proportiei izotopilor hidrogenului în apa oceanului planetar si în gheata cometelor – au dat rezultate care contrazic aceasta ipoteza: apa din comete nu e la fel cu cea de pe Terra.

O ipoteza noua aduce în prim-plan o alta categorie de obiecte spatiale, chondritele carbonacee (unul dintre tipurile de meteoriti ce pot fi gasite pe Pamânt), sugerând totodata ca, spre deosebire de convingerea stiintifica mentionata la început,  Pamântul s-ar fi „nascut” cu ceva apa în el. (Nu apa asa cum o vedem noi azi în râuri si lacuri, ci molecule de apa care intrau în compozitia materiei solide din care erau alcatuite fragmentele de materie care, prin agregare, au format Pamântul.)

Analizele rocilor selenare, ale chondritelor carbonacee si ale rocilor de pe Terra arata ca apa din aceste 3 tipuri de materiale are o origine comuna. Descoperirea sprijina o teorie recenta si originala, conform careia, cândva, uriasul Jupiter, a cincea planeta de la Soare (si cea mai mare din Sistemul Solar), s-ar fi miscat un pic de la locul sau, adica, la un moment dat, la începuturile formarii Sistemului Solar, si-ar fi modificat temporar orbita. Aceasta „migratie” ar fi destabilizat orbitele unor obiecte spatiale din centura de asteroizi, aflata între orbita lui Marte si cea a lui Jupiter. Rocile spatiale din aceasta regiune ar fi fost împinse spre interiorul Sistemului Solar si unele dintre ele, bogate în apa, ar fi ajuns astfel sa intre în componenta Pamântului.

E o viziune deosebit de interesanta, înca prea noua pentru a fi  pe deplin acceptata si care mai trebuie verificata, urmând sa fie confirmata sau infirmata de studii ulterioare. Fragmente de materie solida, bogate în apa, provenite din centura de asteroizi, ar fi putut lua parte înca de la început la formarea planetei noastre.

Unde e xenonul?

Atmosfera Pamântului este formata dintr-un amestec de gaze: predomina azotul (78,09%), exista o cantitate semnificativa de oxigen (20,95%), apoi dioxid de carbon (0,035-0,039%) si diverse alte gaze. Printre aceste „alte gaze” se numara asa-numitele gaze rare, gaze nobile sau gaze inerte, denumite astfel pentru ca au reactivitate chimica foarte scazuta, nu formeaza combinatii chimice cu alte substante. Gazele rare se gasesc în atmosfera în proportii diferite, cel mai abundent fiind argonul (0,93% – mult mai abundent decât dioxidul de carbon); celelalte gaze rare sunt heliul, neonul, kriptonul, radonul si xenonul. 

De multa vreme oamenii de stiinta observasera ca era o problema cu xenonul: concentratia lui în atmosfera terestra este cu 90% mai mica decât ar fi de asteptat, conform calculelor. În atmosfera planetei, gazul nobil numit xenon se gaseste în cantitati neasteptat de mici.    

O ipoteza foarte recent publicata de catre oamenii de stiinta de la Universitatea Jilin din Changchun, China, sugereaza ca xenonul ar fi ascuns în nucleul planetei, fiind combinat chimic cu fierul si nichelul din care e alcatuit în cea mai mare parte „miezul” Pamântului.

Cu toata reactivitatea lui scazuta, xenonul ar putea, în anumite conditii speciale de presiune si temperatura, sa reactioneze chimic cu alte elemente. Calculele si experimentele cercetatorilor chinezi arata ca, la temperaturile si presiunile uriase existente în nucleul Pamântului, xenonul ar putea reactiona atât cu fierul, cât si cu nichelul; cea mai stabila dintre moleculele formate ar fi alcatuita dintr-un atom de xenon si 3 atomi de fier – XeFe3 – sau dintr-un atom de xenon si 3 de nichel – XeNi3.

Dar, de fapt, din ce e format nucleul?

Faptul ca stim ca xenonul care lipseste din atmosfera planetei ar fi ascuns în nucleu nu lamureste totusi, nici pe departe, toate misterele legate de acest nucleu. Se întelege ca nimeni n-a ajuns acolo ca sa vada cum arata lucrurile la fata locului, asa ca tot ceea ce stim a fost dedus din rezultatele multor masuratori legate de densitatea planetei,  de magnetismul ei si alte însusiri specifice, analizate cu tehnici sofisticate, precum si din rezultatele unor experimente ce recreeaza presiunile si temperaturile uriase din miezul Pamântului. 

Oricât de ciudat ar suna, nucleul e compus, se crede, din doua straturi: un „nucleu intern” si un „nucleu extern”.

Cel intern ar fi solid – sau, în orice caz, se comporta ca un solid – , având o raza de cca. 1220 km si o temperatura de cca. 5430 grade Celsius. Nucleul extern ar fi un strat lichid, topit, cu o grosime de 2266 km, cu temperaturi între 4400 si 6100 grade Celsius. Structura si compozitia nucleului planetei noastre alcatuiesc o ecuatie cu multe necunsocute. 

Se considera ca atât nucleul intern, cât si cel extern sunt alcatuite dintr-un aliaj de fier si nichel (adica un „amestec” fizic al celor 2 metale, nu o combinatie chimica, la nivel molecular); în nucleul extern s-ar mai  gasi, cred autorii unui studiu publicat în 2011, si alte elemente, precum oxigen si sulf.

Recenta ipoteza prezentata mai sus – ca în structura nucleului terestru ar fi prezent si xenonul, si înca în combinatii chimice cu fierul si nichelul, arata cât de departe suntem înca de a sti totul despre miezul fierbinte al Terrei. Si suntem la fel de departe si de a sti totul despre câmpul magnetic al Pamântului, care este generat tocmai de acest nucleu si care, printre alte caracteristici, o are si pe aceea de a-si inversa din când în când polaritatea – o dinamica pe care oamenii de stiinta nu au descifrat-o înca.

Cum s-a format Luna?

Nu exista consens între savanti în ceea ce priveste felul în care s-a format satelitul natural al Pamântului. 

Teoria impactului gigantic spune ca, în vremurile de început ale planetei noastre, acum aproximativ 4,5 miliarde de ani, ea a fost lovita de un alt corp ceresc, cam de marimea planetei Marte; din materialul aruncat în spatiu de acest impact s-ar fi forrmat Luna. Desi este, la ora actuala, cel  mai larg acceptat dintre scenariile ce încearca sa explice formarea Lunii (si este sustinut de asemanarile constate între Luna si Pamânt, ce sugereaza ca aceste doua corpuri ceresti ar avea o origine comuna), teoria impactului gigantic are unele puncte slabe care împiedica acceptarea ei în unanimitate; de pilda, un impact de asemenea amploare ar fi trebuit sa lase niste urme geologice care însa nu au fost identificate în structura scoartei terestre. 

Cum s-a format Luna? E o bucata desprinsa din Terra? E un „dar” din partea planetei Venus? Mister…    

Alta idee interesanta legata de formarea Lunii: unii oameni de stiinta cred ca initial Pamantul ar fi avut doua Luni  (formate prin impactul descris mai sus), iar cea mai mica a intrat, la un moment dat, într-o coliziune lenta cu sora ei mai mare, din doua luni formându-se una singura, cea pe care o stim azi.

Ipoteza ar explica de ce sunt atât de diferite între ele cele doua „fete” ale Lunii: partea vizibila, dinspre Pamânt, este plata si plina de cratere, în timp ce partea ascunsa are un relief mult  mai accentuat, cu lanturi muntoase de pâna la 3.000 m altitudine.

Pe lânga teoria impactului gigantic, se vehiculeaza în lumea stiintifica un numar de teorii alternative: 

1. teoria fisiunii, care afirma ca Luna ar fi o bucata desprinsa din scoarta si mantaua terestra ca urmare a fortei centrifuge generate de o rotire foarte rapida a Terrei.
2. teoria acretiei binare, ce sustine ca Luna si Terra au luat nastere în acelasi timp si în aceeasi regiune a spatiului, din materialul care s-a aglomerat formând doua corpuri spatiale distincte – Terra si satelitul sau natural.
3. o noua teorie alternativa este cea a capturarii Lunii – atragerea ei de catre Pamânt, în câmpul gravitational al acestuia. 

În legatura cu acest ultim scenariu, o propunere foarte recenta sugereaza o origine „extraterestra” a satelitului natural al Pamântului: Luna ar fi un cadou din partea lui Venus, planeta vecina si „sora” a Terrei. 

Venus ar fi avut cândva un satelit natural, pe care l-a pierdut; capturat de câmpul gravitational terestru, acest corp ceresc a devenit satelitul natural al Pamântului.

Toate scenariile propuse pana în prezent sunt plauzibile într-o anumita masura, dar niciunul nu reuseste sa explice complet modul în care Pamântul si-a dobândit satelitul natural. Asa ca Luna îsi pastreaza în continuare misterul.

Câte Luni are Pamântul?

Ca si cum dificultatile legate de întelegerea modului în care a luat nastere Luna n-ar fi fost de ajuns, oamenii de stiinta au început sa se întrebe, mai recent, daca planeta noastra chiar are o singura „luna” sau are mai multe.

Adica sa-si fi pierdut Luna unicitatea? Pe lânga Luna noastra cea de toate noptile, Terra ar mai putea fi însotita, pe perioade variabile de timp, de alte câteva „mini-luni” capturate din spatiul cosmic.   

Astronomii au început sa fie preocupati, în ultima vreme, de asa-numitele TCO (Temporarily Captured Objects), niste mici asteroizi pe care planeta noastra, datorita atractiei  gravitationale pe care o exercita, îi „agata” din când în când, atragându-i în câmpul ei gravitational si fixându-i pe orbita pentru un anumit interval de timp.

Majoritatea acestor obiecte spatiale ramân pe orbita între 6 si 18 luni, dupa care scapa din câmpul gravitational al Pamântului si se pierd în spatiu. Dar altele si altele sosesc mereu în locul celor pierdute. Simularile arata ca este probabil ca, în orice moment, în jurul Pamântului sa orbiteze doi asteroizi de marimea unei masini de spalat si alti vreo 6 mai mici (cu diametrul de cca. o jumatate de metru), capturati de planeta noastra din spatiul extraterestru.  Ocazional, cam la 50 de ani odata, soseste si câte un asteroid mai mare, de dimensiunea unui camion. 

Oamenii de stiinta sunt foarte interesati de aceste mini-luni: asemenea roci, care nu au fost afectate de fenomenele atmosferice de pe Pamânt si nu au intrat în contact cu solul terestru, ar putea furniza o multime de date noi si interesante despre modul în care s-a format Sistemul Solar. De asemenea, companiile care dezvolta tehnologii de exploatare a resurselor spatiale sunt interesate de aceste mini-luni: desi multe sunt prea mici pentru a putea fi exploatate rentabil, ar putea fi totusi utile pentrua a testa pe ele tehnologiile destinate „mineritului” pe asteroizi – o activitate care, desi suna înca „SF”, ar putea deveni realitate în numai câteva decenii. 

Mai sunt înca multe „mari enigme” legate de planeta noastra, de formarea si evolutia ei. Chiar fara sa punem la socoteala „enigma suprema” , cum a aparut viata pe Terra, planeta e plina de secrete.

De curand oamenii de stiinta au anuntat descoperirea unui nou continent! Da, un micro-continent, necunoscut pâna atunci – e drept, nu vizibil la suprafata oceanului, ca altele, ci ascuns în adânc, sub mase colosale de lava. Aflat sub insulele Reunion si Mauritius, din Oceanul Indian, fragmentul continental, denumit Mauritia, s-a desprins din blocul continental sudic, Gondwana, în urma cu 60 de milioane de ani.

Iar studiul care anunta descoperirea sa, publicat în Nature Geoscience, sugereaza ca asemenea micro-continente ar putea exista în numar mai mare decât se credea.

Iata un câmp de cercetare cu totul nou; cine stie câte alte asemenea micro-continente stau ascunse sub rocile stravechi, înca nedescoperite, si ce lucruri noi si uimitoare vom afla în viitorul apropiat, de la savantii care se straduiesc sa descifreze secretele misterioasei noastre planete.