Šumoviti brežuljci nadvijaju se nad ogromnom rupom u zemlji, čiji se terasasti krugovi postepeno sužavaju prema dubini. Teški kamioni neumorno se penju i spuštaju improvizovanim putevima unutar tog golemog iskopa. Takav prizor danas se može videti na nalazištu zlata Vangu u kineskoj pokrajini Hunan.
To područje je već bilo eksploatisano, ali čini se da je dosadašnje rudarenje tek zagrebalo površinu. Krajem 2025. godine objavljeno je da se veruje kako se ispod postojećeg rudnika nalazi više od hiljadu tona zlata. Ako se ta procena potvrdi, radilo bi se o najvećem nalazištu zlata - a možda i najvećem nalazištu bilo kog plemenitog metala – ikada otkrivenom. Procenjena tržišna vrednost tog zlata iznosi oko 63 milijarde funti, odnosno približno 83 milijarde američkih dolara.
Takve brojke lako stvaraju utisak da je zlato izuzetno retko. Upravo je njegova prividna oskudica hiljadama godina činila zlato simbolom i čuvarom vrednosti u ljudskim kulturama. Međutim, geolozi upozoravaju da zlato na Zemlji zapravo nije retko - retko je samo na njenoj površini.
"99,9 odsto Zemljinih plemenitih metala zaključano je u jezgru", kaže profesor Matijas Vilbold sa Univerziteta u Getingenu u Nemačkoj.
Kako je nastala podela na slojeve
Zemlja je nastala pre 4,54 milijarde godina, kada su se pod uticajem gravitacije spojili ostaci materijala preostali nakon formiranja Sunca. Ta tela, takozvani planetezimali, sudarala su se tolikom snagom da je mlada planeta u početku bila potpuno rastopljena.
Najteži elementi, poput gvožđa i nikla, potonuli su ka središtu planete. Ali, kako objašnjava Vilbold, nisu otišli sami.
"Elementi koji vole gvožđe povučeni su u jezgro", kaže on. Reč je o takozvanim siderofilnim elementima, koji se hemijski vezuju za gvožđe. Među njima su zlato, volfram, platina i rutenij.
Naše razumevanje unutrašnjosti Zemlje ne zasniva se na bušotinama ili kamerama, već na vibracijama. Zemljotresi šalju seizmičke talase kroz planetu, a način na koji se ti talasi usporavaju, ubrzavaju, reflektuju ili prelamaju omogućio je geofizičarima da rekonstruišu unutrašnju građu Zemlje, kao da rade medicinsko snimanje.
Tako je otkriveno da jezgro ima dva dela: tečno spoljašnje jezgro, debljine oko 2.000 kilometara, sastavljeno uglavnom od gvožđa i nikla uz pet do deset odsto lakših elemenata, i čvrsto unutrašnje jezgro, kristalisanu gvozdenu strukturu veličine oko 70 odsto Meseca, temperature oko 5.000 °C, gotovo jednako vrelu kao površina Sunca. Granica između unutrašnjeg i spoljašnjeg jezgra nalazi se na dubini od oko 5.150 kilometara.
Iznad jezgra nalazi se omotač, koji čini čak 84 odsto ukupne zapremine planete. Zajedno sa korom i gornjim delom omotača čini litosferu, podeljenu na tektonske ploče čije pomeranje izaziva zemljotrese i pomeranje kontinenata. Sama kora deli se na okeansku, debljine do 10 kilometara, i kontinentalnu, koja na nekim mestima dostiže i 80 kilometara. Zanimljivo je da se kora svakodnevno podiže i spušta do 25 centimetara pod uticajem Meseca.
Kako su plemeniti metali dospeli u omotač
Ako su siderofilni elementi davno završili u jezgru, zašto ih danas nalazimo u omotaču i kori? Jedno objašnjenje kaže da ih naviše prenose uzlazne struje vrele stene iz omotača, takozvane omotačke perjanice.
"Postoje geofizički dokazi da perjanice dosežu duboko u omotač i verovatno potiču sa granice jezgra i omotača", kaže Vilbold. Takve perjanice hrane vulkanska područja poput Havaja i Islanda.
Međutim, pitanje ostaje: kako su ti elementi uopšte završili u omotaču? Tradicionalno objašnjenje gleda izvan Zemlje.
"Moramo ponovo obogatiti visoko siderofilne elemente u Zemljinom omotaču nekim procesom", kaže dr Mario Fišer-Gede sa Univerziteta u Kelnu. „Najpoznatije objašnjenje jeste da su ih doneli meteoriti.“
Dokazi o velikom broju udara na Mesecu i drugim čvrstim telima Sunčevog sistema ukazuju na period intenzivnog bombardovanja pre oko 3,9 milijardi godina, poznat kao Kasno teško bombardovanje, kada je Zemlja bila stara oko 650 miliona godina. Tada su je pogađali ogromni asteroidi bogati teškim elementima. Pošto je jezgro već bilo formirano, novopridošli metali nisu mogli da potonu dublje, već su ostali zarobljeni u omotaču.
Neka od zlatnih zrnaca koja se danas vade u rudnicima poput onog u Vangu možda su hemijski odjek tih drevnih sudara.
Teorija o "propusnom" jezgru
Druga teorija, koja izaziva žustre rasprave, sugeriše da jezgro možda ipak nije potpuno zatvoreno. Ključni trag dolazi od volframa. Dok je većina volframa potonula u jezgro, redak izotop volfram-182 nastaje raspadom hafnijuma, elementa koji je ostao u omotaču. Zbog toga je u omotaču više volframa-182 nego u jezgru.
Ipak, pojedini delovi omotača pokazuju veći odnos volframa-184 prema volframu-182 nego što bi se očekivalo. „Ako dodate sićušnu količinu materijala iz jezgra u omotač, to biste primetili“, kaže Vilbold, sugerišući da bi se primitivni materijal jezgra mogao polako mešati sa omotačem.
Sličnu priču priča i rutenij. Uobičajeni izotopski sastav rutenijuma u omotaču odgovara onom u meteoritima, što podržava teoriju o vanzemaljskom poreklu. Međutim, neke stene iz dubine, povezane sa omotačkim perjanicama poput onih na Havajima, pokazuju suptilna odstupanja u izotopskom sastavu. Za Vilbolda je to možda „šapat jezgra“.
Fišer-Gede ostaje oprezan.
"Izotopski potpisi koje uočavamo mogu se tumačiti kao mešanje volframa i rutenijuma iz jezgra nazad u omotač, ali to nije konačan dokaz", kaže on i dodaje: "Moramo se zapitati zašto su to samo ta dva elementa."
Na primer, osmijum, još jedan siderofilni element, pokazuje očekivane odnose, bez naznaka „curenja“ iz jezgra. Kod zlata je situacija još složenija jer ima samo jedan stabilni izotop, zlato-197, pa se ne mogu porediti izotopski odnosi.
Helijum kao mogući ključ
Zbog složenosti metalnih tragova, naučnici sve više pažnje usmeravaju na gasove, naročito helijum. Helijum-4 stalno nastaje kao nusproizvod radioaktivnog raspada, dok je helijum-3 primordijalan, zarobljen još pri nastanku planete.
U vulkanskim perjanicama na Havajima i Islandu odnos helijuma-3 i helijuma-4 može biti i do 30 puta veći nego u atmosferi, što ukazuje na to da primordijalni helijum dolazi iz dubine planete. Pitanje je samo – koliko duboko? Da li možda dolazi iz samog jezgra?
Vilbold umiruje zabrinute: "Nije kao da teče reka metala naviše.“ Reč je o zanemarljivim količinama – gramima metala godišnje i tek nekoliko kilograma gasa. "Jezgro se ne prazni. Ono samo diše."
Zašto je to važno i za potragu za životom
Čak i minimalna razmena materijala između jezgra i omotača tokom milijardi godina može imati dalekosežne posledice. „Ako su jezgro i omotač razmenjivali makar i tragove materijala milijardama godina, to menja način na koji razmišljamo o evoluciji planete“, kaže Vilbold. Fišer-Gede dodaje da bi dve naizgled identične planete mogle imati potpuno različite geološke sudbine ako je jedna „zapečaćena“, a druga „propusna“.
Mars se brzo ohladio, njegovo jezgro se skrutnulo, magnetno polje nestalo, a atmosfera gotovo iščezla. Venera, s druge strane, nema tektonske ploče koje bi oslobađale unutrašnju toplotu. Zemlja se, čini se, nalazi u savršenoj ravnoteži.
Na dnu omotača nalaze se i ogromne strukture poznate kao velike provincije niske brzine smicanja, popularno nazvane „mrlje“ – jedna ispod Afrike, druga ispod Pacifika. One se uzdižu hiljadama kilometara i možda služe kao most između jezgra i kore.
Razumevanje tih procesa važno je i za istraživanje egzoplaneta. „Kada posmatramo egzoplanete, zapravo pokušavamo da otkrijemo da li su i dalje dovoljno vruće iznutra da rade ono što radi Zemlja“, kaže Vilbold. „Ne možemo videti njihovu unutrašnjost, ali možemo modelovati da li su još geološki žive.“
I dok se istraživanja nastavljaju – od merenja izotopa drugih siderofilnih elemenata do laboratorijskih eksperimenata pod visokim pritiskom – jedno je jasno: duboko ispod i najvećih rudnika, uključujući i onaj u Vangu, odvija se tiha komunikacija između metalnog srca planete i njenog stenovitog omotača.
Razgovor koji bi mogao objasniti ne samo poreklo zlata vrednog milijarde dolara, već i razlog zašto je Zemlja postala dom kakav danas poznajemo.
Vaše mišljenje nam je važno - ostavite nam komentar, nije potrebna registracija!
(Klik.hr/MONDO)
