5 mari enigme ale planetei Pământ

Pământul s-a format acum 4,54 miliarde de ani, arată calculele oamenilor de ştiinţă, care au ajus la această concluzie analizând cele mai vechi roci terestre pe care le-au putut găsi, precum şi cei mai vechi meteoriţi căzuţi pe Pământ (pornind de la ideea că Pământul şi meteoriţii s-au format în acelaşi timp, atunci când s-a format Sistemul Solar, prin agregarea materiei solide existente în jurul Soarelui.) De atunci, planeta însăşi – structura ei internă, atmosfera ei şi particularitatea ei cea mai uimitoare, viaţa – precum şi corpurile cereşti de pe orbita ei, au trecut prin nenumărate prefaceri. Iar unele dintre aspectele acestei evoluţii ne-au rămas până azi necunoscute.

• Telescopul Webb a găsit o populație neobișnuit de mare de asteroizi între Jupiter și Marte
• Un nou studiu dezvăluie cum au jucat cometele un rol „major” în apariția vieții pe Pământ

De unde a venit apa?

Unii dintre oamenii de ştiinţă cred că, atunci când s-a format, Pământul era o planetă uscată, uscată de tot, fără pic de apă în structura ei.

A fost Pământul o planetă absolut lipsită de apă atunci când s-a format?    (Foto: Shutterstock.com)

Cum s-a ajuns la bogăţia de apă de azi, care susţine întreaga viaţă a planetei? Cantitatea de apă a crescut, desigur, treptat, de-a lungul timpului – şi există mai mulţi factori care ar fi putut contribui la această „îmbogăţire” în apă – dar cum a fost la început de tot? Din cauză că nu există dovezi geologice suficiente datând din această perioadă de început, nu ştim cu precizie cum şi-a căpătat Pământul apa. A fost elaborată, la un moment dat, o ipoteză conform căreia apa ar fi venit din spaţiu, adusă de comete (care sunt formate în mare parte din gheaţă), dar analize ulterioare specifice şi detaliate – măsurarea proporţiei izotopilor hidrogenului în apa oceanului planetar şi în gheaţa cometelor – au dat rezultate care contrazic această ipoteză: apa din comete nu e la fel cu cea de pe Terra.

O ipoteză nouă aduce în prim-plan o altă categorie de obiecte spaţiale, chondritele carbonacee (unul dintre tipurile de meteoriţi ce pot fi găsite pe Pământ), sugerând totodată că, spre deosebire de convingerea ştiinţifică menţionată la început,  Pământul s-ar fi „născut” cu ceva apă în el. (Nu apă aşa cum o vedem noi azi în râuri şi lacuri, ci molecule de apă care intrau în compoziţia materiei solide din care erau alcătuite fragmentele de materie care, prin agregare, au format Pământul.) Analizele rocilor selenare, ale chondritelor carbonacee şi ale rocilor de pe Terra arată că apa din aceste 3 tipuri de materiale are o origine comună. Descoperirea sprijină o teorie recentă şi originală, conform căreia, cândva, uriaşul Jupiter, a cincea planetă de la Soare (şi cea mai mare din Sistemul Solar), s-ar fi mişcat un pic de la locul său, adică, la un moment dat, la începuturile formării Sistemului Solar, şi-ar fi modificat temporar orbita. Această „migraţie” ar fi destabilizat orbitele unor obiecte spaţiale din centura de asteroizi, aflată între orbita lui Marte şi cea a lui Jupiter. Rocile spaţiale din această regiune ar fi fost împinse spre interiorul Sistemului Solar şi unele dintre ele, bogate în apă, ar fi ajuns astfel să intre în componenţa Pământului. E o viziune deosebit de interesantă, încă prea nouă pentru a fi  pe deplin acceptată şi care mai trebuie verificată, urmând să fie confirmată sau infirmată de studii ulterioare. 

Fragmente de materie solidă, bogate în apă, provenite din centura de asteroizi, ar fi putut lua parte încă de la început la formarea planetei noastre.    (Foto: Shutterstock.com)

Unde e xenonul?

Atmosfera Pământului este formată dintr-un amestec de gaze: predomină azotul (78,09%), există o cantitate semnificativă de oxigen (20,95%), apoi dioxid de carbon (0,035-0,039%) şi diverse alte gaze. Printre aceste „alte gaze” se numără aşa-numitele gaze rare, gaze nobile sau gaze inerte, denumite astfel pentru că au reactivitate chimică foarte scăzută, nu formează combinaţii chimice cu alte substanţe. Gazele rare se găsesc în atmosferă în proporţii diferite, cel mai abundent fiind argonul (0,93% – mult mai abundent decât dioxidul de carbon); celelalte gaze rare sunt heliul, neonul, kriptonul, radonul şi xenonul. 

De multă vreme oamenii de ştiinţă observaseră că era o problemă cu xenonul: concentraţia lui îm atmosfera terestră este cu 90% mai mică decât ar fi de aşteptat, conform calculelor. 

În atmosfera planetei, gazul nobil numit xenon se găseşte în cantităţi neaşteptat de mici.     (Foto: Shutterstock.com)

O ipoteză foarte recent publicată de către oamenii de ştiinţă de la Universitatea Jilin din Changchun, China, sugerează că xenonul ar fi ascuns în nucleul planetei, fiind combinat chimic cu fierul şi nichelul din care e alcătuit în cea mai mare parte „miezul” Pământului. Cu toată reactivitatea lui scăzută, xenonul ar putea, în anumite condiţii speciale de presiune şi temperatură, să reacţioneze chimic cu alte elemente. Calculele şi experimentele cercetătorilor chinezi arată că, la temperaturile şi presiunile uriaşe existente în nucleul Pământului, xenonul ar putea reacţiona atât cu fierul, cât şi cu nichelul; cea mai stabilă dintre moleculele formate ar fi alcătuită dintr-un atom de xenon şi 3 atomi de fier – XeFe3 – sau dintr-un atom de xenon şi 3 de nichel – XeNi3.

Dar, de fapt, din ce e format nucleul?

Faptul că ştim că xenonul care lipseşte din atmosfera planetei ar fi ascuns în nucleu nu lămureşte totuşi, nici pe departe, toate misterele legate de acest nucleu. Se înţelege că nimeni n-a ajuns acolo ca să vadă cum arată lucrurile la faţa locului, aşa că tot ceea ce ştim a fost dedus din rezultatele multor măsurători legate de densitatea planetei,  de magnetismul ei şi alte însuşiri specifice, analizate cu tehnici sofisticate, precum şi din rezultatele unor experimente ce recreează presiunile şi temperaturile uriaşe din miezul Pământului. 

Oricât de ciudat ar suna, nucleul e compus, se crede, din două straturi: un „nucleu intern” şi un „nucleu extern”. Cel intern ar fi solid – sau, în orice caz, se comportă ca un solid – , având o rază de cca. 1220 km şi o temperatură de cca. 5430 grade Celsius. Nucleul extern ar fi un strat lichid, topit, cu o grosime de 2266 km, cu temperaturi între 4400 şi 6100 grade Celsius. 

Structura şi compoziţia nucleului planetei noastre alcătuiesc o ecuaţie cu multe necunsocute.    (Foto: Shutterstock.com)

Se considera că atât nucleul intern, cât şi cel extern sunt alcătuite dintr-un aliaj de fier şi nichel (adică un „amestec” fizic al celor 2 metale, nu o combinaţie chimică, la nivel molecular); în nucleul extern s-ar mai  găsi, cred autorii unui studiu publicat în 2011, şi alte elemente, precum oxigen şi sulf. Recenta ipoteză prezentată mai sus – că în structura nucleului terestru ar fi prezent şi xenonul, şi încă în combinaţii chimice cu fierul şi nichelul, arată cât de departe suntem încă de a şti totul despre miezul fierbinte al Terrei. Şi suntem la fel de departe şi de a şti totul despre câmpul magnetic al Pământului, care este generat tocmai de acest nucleu şi care, printre alte caracteristici, o are şi pe aceea de a-şi inversa din când în când polaritatea – o dinamică pe care oamenii de ştiinţă nu au descifrat-o încă.

Cum s-a format Luna?

Nu există consens între savanţi în ceea ce priveşte felul în care s-a format satelitul natural al Pământului. Teoria impactului gigantic spune că, în vremurile de început ale planetei noastre, acum aproximativ 4,5 miliarde de ani, ea a fost lovită de un alt corp ceresc, cam de mărimea planetei Marte; din materialul aruncat în spaţiu de acest impact s-ar fi forrmat Luna. Deşi este, la ora actuală, cel  mai larg acceptat dintre scenariile ce încearcă să explice formarea Lunii (şi este susţinut de asemănările constate între Lună şi Pământ, ce sugerează că aceste două corpuri cereşti ar avea o origine comună), teoria impactului gigantic are unele puncte slabe care împiedică acceptarea ei în unanimitate; de pildă, un impact de asemenea amploare ar fi trebuit să lase nişte urme geologice care însă nu au fost identificate în structura scoarţei terestre. 

Cum s-a format Luna? E o bucată desprinsă din Terra? E un „dar” din partea planetei Venus? Mister…    (Foto: Shutterstock.com)

Altă idee interesantă legată de formarea Lunii: unii oameni de ştiinţă cred că iniţial Pământul ar fi avut două Luni (formate prin impactul descris mai sus), iar cea mai mică a intrat, la un moment dat, într-o coliziune lentă cu sora ei mai mare, din două luni formându-se una singură, cea pe care o ştim azi. Ipoteza ar explica de ce sunt atât de diferite între ele cele două „feţe” ale Lunii: partea vizibilă, dinspre Pământ, este plată şi plină de cratere, în timp ce partea ascunsă are un relief mult  mai accentuat, cu lanţuri muntoase de până la 3.000 m altitudine.

Pe lângă teoria impactului gigantic, se vehiculează în lumea ştiinţifică un număr de teorii alternative: 

• teoria fisiunii, care afirmă că Luna ar fi o bucată desprinsă din scoarţa şi mantaua terestră ca urmare a forţei centrifuge generate de o rotire foarte rapidă a Terrei.
• teoria acreţiei binare, ce susţine că Luna şi Terra au luat naştere în acelaşi timp şi în aceeaşi regiune a spaţiului, din materialul care s-a aglomerat formând două corpuri spaţiale distincte – Terra şi satelitul său natural.
• o nouă teorie alternativă este cea a capturării Lunii – atragerea ei de către Pământ, în câmpul gravitaţional al acestuia. 

În legătură cu acest ultim scenariu, o propunere foarte recentă sugerează o origine „extraterestră” a satelitului natural al Pământului: Luna ar fi un „cadou” din partea lui Venus, planeta vecină şi „soră” a Terrei. 

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

Toate scenariile propuse pănă în prezent sunt plauzibile într-o anumită măsură, dar niciunul nu reuşeşte să explice complet modul în care Pământul şi-a dobândit satelitul natural. Aşa că Luna îşi păstrează în continuare misterul.

Câte Luni are Pământul?

Ca şi cum dificultăţile legate de înţelegerea modului în care a luat naştere Luna n-ar fi fost de ajuns, oamenii de ştiinţă au început să se întrebe, mai recent, dacă planeta noastră chiar are o singură „lună” sau are mai multe.

Adică să-şi fi pierdut Luna unicitatea? 

Pe lângă Luna noastră cea de toate nopţile, Terra ar mai putea fi însoţită, pe perioade variabile de timp, de alte câteva „mini-luni” capturate din spaţiul cosmic.    (Foto: Shutterstock.com)

Astronomii au început să fie preocupaţi, în ultima vreme, de aşa-numitele TCO (Temporarily Captured Objects), nişte mici asteroizi pe care planeta noastră, datorită atracţiei  gravitaţionale pe care o exercită, îi „agaţă” din când în când, atrăgându-i în câmpul ei gravitaţional şi fixându-i pe orbită pentru un anumit interval de timp. Majoritatea acestor obiecte spaţiale rămân pe orbită între 6 şi 18 luni, după care scapă din câmpul gravitaţional al Pământului şi se pierd în spaţiu. Dar altele şi altele sosesc mereu în locul celor pierdute. Simulările arată că este probabil ca, în orice moment, în jurul Pământului să orbiteze doi asteroizi de mărimea unei maşini de spălat şi alţi vreo 6 mai mici (cu diametrul de cca. o jumătate de metru), capturaţi de planeta noastră din spaţiul extraterestru.  Ocazional, cam la 50 de ani odată, soseşte şi câte un asteroid mai mare, de dimensiunea unui camion. 

Oamenii de ştiinţă sunt foarte interesaţi de aceste mini-luni: asemenea roci, care nu au fost afectate de fenomenele atmosferice de pe Pământ şi nu au intrat în contact cu solul terestru, ar putea furniza o mulţime de date noi şi interesante despre modul în care s-a format Sistemul Solar. De asemenea, companiile care dezvoltă tehnologii de exploatare a resurselor spaţiale sunt interesate de aceste mini-luni: deşi multe sunt prea mici pentru a putea fi exploatate rentabil, ar putea fi totuşi utile pentrua a testa pe ele tehnologiile destinate „mineritului” pe asteroizi – o activitate care, deşi sună încă „SF”, ar putea deveni realitate în numai câteva decenii. 

Mai sunt încă multe „mari enigme” legate de planeta noastră, de formarea şi evoluţia ei. Chiar fără să punem la socoteală „enigma supremă” – cum a apărut viaţa pe Pământ -, planeta e plină de secrete. Iată, anul trecut oamenii de ştiinţă anunţau descoperirea unui nou continent! Da, un micro-continent, necunoscut până atunci – e drept, nu vizibil la suprafaţa oceanului, ca altele, ci ascuns în adânc, sub mase colosale de lavă. Aflat sub insulele Reunion şi Mauritius, din Oceanul Indian, fragmentul continental, denumit Mauritia, s-a desprins din blocul continental sudic, Gondwana, în urmă cu 60 de milioane de ani.

Iar studiul care anunţa descoperirea sa, publicat în Nature Geoscience, sugerează că asemenea micro-continente ar putea exista în număr mai mare decât se credea.

Iată un câmp de cercetare cu totul nou; cine ştie câte alte asemenea micro-continente stau ascunse sub rocile străvechi, încă nedescoperite, şi ce lucruri noi şi uimitoare vom afla în viitorul apropiat, de la savanţii care se străduiesc să descifreze secretele misterioasei noastre planete.