Stiintele planetareNational Research Council (NRC) - Consiliul Naţional de Cercetare din Statele Unite - a dat publicităţii în luna martie a anului 2008 o listă de 10 provocări majore ale secolului XXI în domeniul ştiinţelor planetare. Vă invităm să citiţi în continuare un rezumat al acestora.

 

 

1. Cum s-au format Pământul şi celelalte planete din sistemul nostru solar?

Se ştie în prezent că Soarele şi planetele din sistemul nostru solar s-au format din acelaşi nor de gaz ce se învârtea în jurul unui centru comun. Totuşi, există detalii ce nu sunt încă bine stăpânite. De exemplu, de ce variază compoziţia chimică de la planetă la planetă? De ce unele planete sunt solide (Mercur, Venus, Pământ, Marte) şi altele sunt gazoase (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun)? Există modele credibile care spun că aproape de Soare gazele uşoare se evaporau şi rămâneau metalele grele care au format roci în planetele solide, pe când departe de Soare era mai rece şi atunci gazele uşoare nu s-au evaporat, au rămas în zonă şi au fost atrase de planetele în formare, care au acumulat aşadar mari cantităţi de gaze (planetele gazoase). Totuşi, noi date despre aceste planete sunt necesare pentru a cizela şi mai mult modelele de formare planetară şi pentru a le aduce şi mai aproape de adevăr.


2. Ce s-a întâmplat în primii 500 de milioane de ani ai Pământului?

Pământul are o vârstă de peste patru miliarde de ani, dar aproximativ aceeaşi vârstă ca şi restul planetelor şi Soarele. Primii 500 de milioane de ani din perioada sa de formare au fost cruciali pentru evoluţia ulterioară a planetei noastre. Cu toate acestea, avem puţine date experimentale din acea perioadă, pentru că foarte puţine roci s-au păstrat din acea perioadă. Se crede că în acea epocă Pământul a fost lovit de un corp ceresc (poate o altă planetă), iar aceasta a produs două lucruri faţă de care viaţa pe Terra nu ar fi posibilă. În primul rând, se pare că o parte din planeta noastră a fost smulsă şi aruncată în spaţiu, iar centrul Pământului s-a topit datorită energiei eliberate de coliziune. Cum cele două resturi ale coliziunii erau fierbinţi, gravitaţia le-a modelat la loc în forme aproape sferice, unul devenit Pământul, iar celălalt devenit Luna, satelitul nostru natural. Nucleul Pământului continuă şi astăzi să fie lichid, format din fier, rotindu-se mereu în jurul axei Pământului şi generând astfel câmpul magnetic al planetei noastre.

Pământul se comportă într-adevăr ca un magnet de dimensiuni uriaşe. Deşi de o intensitate de o sută de mii de ori mai slabă decât a magnetului cu care prindeţi un metal pe uşa de la frigider, câmpul magnetic al Pământului este relativ mai puternic decât al celorlalte planete din sistemul nostru solar şi tocmai acest câmp este cel care ne protejează de radiaţiile cosmice ce ar fi devastatoare pentru viaţă, fie distrugând-o direct, fie producând mutaţii genetice grave la majoritatea indivizilor, atât în cazul plantelor, cât şi al animalelor. Radiaţiile cosmice sunt capturate de câmpul magnetic al Pământului şi colectate spre cei doi poli, unde creează minunatele aurore boreale.

Referitor la Lună, aceasta este cea care stabilizează orbita Pământului în jurul Soarelui, făcând ca distanţa faţă de Soare să nu varieze decât puţin de-a lungul unui an şi astfel cantitatea de energie ce o primim de la Soare să nu varieze prea mult, iar temperatura pe Terra să varieze doar puţin şi să rămână în parametrii propice vieţii. Variaţii de temperatură de 50 de grade între iarnă şi vară ni se par extraordinar de mare nouă, oamenilor, dar pe Lună, de exemplu, există variaţii de 400 de grade doar între zi şi noapte.

Vedem aşadar cât de mult se pare că a influenţat această perioadă formarea şi evoluţia planetei Pământ. Este esenţial aşadar să înţelegem mai bine această perioadă.

Poate că Pământul este unica planetă din Univers propice vieţii şi este important de aflat cum de a fost posibil aceasta. Toate aceste condiţii au fost ele doar rolul întâmplării sau o entitate supranaturală a orânduit bine toate acestea ori poate s-au creat atât de multe planete în Univers încât e firesc să existe cel puţin una care să aibă condiţiile bune pentru susţinerea vieţii? Iată cât de mult este legată întrebarea profundă "de unde venim?" şi de ştiinţele planetare.


3. Cum a apărut viaţa pe Pământ?

Şi iată cum în mod natural se face tranziţia către, poate, misterul cel mai mare al umanităţii. Cum a apărut viaţa pe Pământ? Pentru a ne apropia şi mai mult răspunsul la această întrebare, oamenii de ştiinţă colectează cele mai vechi urme pe care viaţa le-a lăsat în roci şi minerale. Pe de altă parte, ei îşi îndreaptă privirea şi spre Marte şi spre alte corpuri cosmice pe care s-a descoperit apă, în speranţa de a descoperi viaţă sau materie organică. Aceste studii ne ajută să înţelegem mai bine şi viaţa de pe Terra.


4. Cum funcţionează interiorul Pământului şi cum influenţează acesta suprafaţa sa?

Pământul este format din nucleu, manta şi scoarţă terestră. Nucleul este format din fier lichid în rotaţie, iar această rotaţie am văzut că dă naştere câmpului magnetic. Dar la fiecare aproximativ 30 de mii de ani, Pământul inversează polul nord magnetic cu polul sud magnetic. De ce se întâmplă aceasta? Mişcările ce au loc în mantaua formată din roci lichide duc la crearea de munţi, erupţiile vulcanilor sau generarea continuă de fund oceanic în zonele de rift oceanic. Oamenii de ştiinţă înţeleg acest fenomen la nivel calitativ, dar au nevoie de modele matematice mai precise pentru a le putea evalua cantitativ şi pentru a le putea extrapola în timp şi deci a putea spune cum era interiorul Pământului în trecut şi cum va fi el în viitor, aşadar cum va fi influenţată suprafaţa Pământului în viitor de către interiorul Pământului.


5. De ce are Pământul plăci tectonice şi continente?

Scoarţa Pământului este formată din diferite părţi care plutesc pe mantaua lichidă a Pământului. Aceste bucăţi se numesc plăci tectonice şi dau naştere continentelor. Mişcarea plăcilor pe manta duce la mişcarea continentelor unele relativ la altele, iar în trecut continentele aveau cu totul o altă poziţie. Teoria plăcilor tectonice a fost dezvoltată în anii 1960 şi a fost bine documentată experimental de atunci încoace. Totuşi, de ce există aceste plăci tectonice? Luna, de exemplu, nu prezintă plăci tectonice. Marte prezintă doar câteva indicii de existenţă a unor plăci tectonice, în timp ce sateliţi ai altor planete au plăci tectonice fotografiate de sateliţi. Cu alte cuvinte, de ce există diferite bucăţi solide de scoarţă ce plutesc pe manta şi nu doar una singură?


6. Cum influenţează proprietăţile materialelor proprietăţile Pământului?

Este ştiut că proprietăţile totului sunt date în cea mai mare parte de proprietăţile părţilor. În fizică, proprietăţile macroscopice ale unui material sunt date de proprietăţile microscopice ale atomilor care îl compun. Tot astfel, studiul elementelor chimice din structura Pământului poate ajuta la înţelegerea mai bună a proprietăţilor geologice ale Pământului.


7. Ce cauzează schimbările climatice şi cât de mult se poate climatul schimba?

Cum am văzut mai sus, schimbări de 50 de grade între iarnă şi vară sunt percepute de oameni şi în general de formele de viaţă drept schimbări mari de temperatură. Dacă temperatura întregului Pământ ar scădea cu 50 de grade am intra într-o epocă glaciară, iar dacă ar creşte cu 50 de grade am traversa o epocă foarte caldă, iar viaţa probabil că ar dispărea în cea mai mare parte. Totuşi, deşi Pământul a cunoscut schimbări climatice, cu variaţii de temperatură mari la scară umană, ele sunt mici la scară fizică şi aceasta probabil datorită distanţei relativ constante până la Soare. Oamenii de ştiinţă ar dori să înţeleagă mai bine aceste schimbări climatice din trecut, atât calitativ, cât şi cantitativ, pentru a putea prezice mai bine schimbările climatice viitoare. Subiectul este cu atât mai important acum, când omenirea depozitează tot mai mult dioxid de carbon în atmosferă şi aceasta duce la o încălzire climatică generată de om. Pe de altă parte, perioada aceasta de climat temperat a durat deja câteva zeci de mii de ani şi poate că în curând (în sute sau mii de ani) vom traversa şi o nouă epocă glaciară, în ciuda încălzirii globale generate de om.


8. Cât de mult a influenţat Pământul viaţa şi reciproc, cât a influenţat viaţa planeta?

Este ştiut că viaţa influenţează Pământul. De exemplu, plantele eliberează oxigen în atmosferă şi fără ele oxigenul poate nu ar fi fost prezent decât în cantităţi neglijabile în atmosferă. Tot plantele au fixat în scoarţa Pământului mare parte din dioxidul de carbon ce exista în atmosferă după încheierea formării Pământului. De asemenea, ştim cum un teren fără plante este erodat uşor de vânt, transformându-l într-un deşert. Pe aceeaşi idee, defrişările de păduri de pe dealuri duc la alunecări de teren, distrugând uneori aşezări umane. Dar se ştie şi că Pământul a influenţat viaţa. O erupţie vulcanică puternică, de exemplu, poate să ducă la dispariţia a mai multe specii de plante sau animale. Prin urmare, subiectul interdependenţei între viaţă şi condiţiile de pe Pământ este foarte important, cu atât mai mult cu cât doar în primul miliard de ani Pământul a fost fără viaţă, aceasta fiind prezentă permanent pe Pământ în ultimele trei miliarde şi ceva de ani. Studiul acestei interdependenţe este aşadar foarte important.


9. Pot fi prezise cutremurele şi erupţiile vulcanice?

Cutremurele şi erupţiile sunt generate de mişcarea şi acumularea magmei în interiorul scoarţei terestre. Oamenii de ştiinţă au făcut progrese în prezicerea cutremurelor şi vulcanilor, dar încă nu pot spune când anume va avea loc un anumit cutremur sau când va erupe un anumit vulcan. Totuşi, odată cu studiul fiecărui cutremur şi al fiecărui vulcan în parte, oamenii de ştiinţă se apropie mai mult de ţelul lor. Deja sunt aproape de a prezice erupţiile cele mai puternice ale vulcanilor, dar sunt departe de a le prevedea pe cele mai puţin importante.


10. Cum influenţează curgerea fluidelor în interiorul şi la suprafaţa Pământului viaţa oamenilor?

Curgerea fluidelor în interiorul şi la suprafaţa Pământului afectează în mod direct viaţa oamenilor. Prin fluid se înţelege lichid sau gaz. Lichidul ce interesează pe oameni cel mai mult este apa. Managementul resurselor de apă devine o chestiune din ce în ce mai presantă, iar studiul curgerii apelor prin medii poroase precum solul poate aduce înţelegerea proceselor de acumulare a rezervelor de apă în sol sau a curgerii râurilor subterane. Astfel, s-ar înţelege mai bine ciclul apei în natură.

Mai există şi o altă mare categorie de fluide care interesează omenirea foarte mult. Este vorba de combustibilii fosili. Aceştia pot fi lichizi, precum petrolul, sau gazoşi, precum gazele naturale. Studiul acumulării sau propagării acestora în medii poroase neomogene, precum scoarţa Pământului, poate duce la o înţelegere mai bună a acestor combustibili fosili, ce reprezintă sursa de bază de energie pe care s-a dezvoltat societatea noastră. Studiile acestea vor duce şi la o mai bună estimare a cantităţilor disponibile.

 

 

Comunicatul de presă, în original, aici.
Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Fii primul care comentează.

Spune-ne care-i părerea ta...
caractere rămase.
Ești „vizitator” ( Fă-ți un cont! )
ori scrie un comentariu ca „vizitator”