1. Putnici kroz vrijeme

Živimo na planetu Zemlji, trećoj špekuli od naše matične zvijezde Sunca, oko 28 000 svjetlosnih godina daleko od galaktičkog centra, u jednom od njezinih sporednih spiralnih krakova.1 Tko god je našu galaktiku nazvao Mliječni put, vjerojatno je probdio mnoge noći negdje visoko u planinama, u tmini zidina kakvog samostana ili drevnog opservatorija, pogleda uprta u noćno nebo. Otamo se činilo da iz nebeske tame izbija bjelina, baš kao pri pogledu na tamnu noćnu stazu posutu svijetlom tekućinom. Stari Grci pojavu su pripisali usnuloj boginji Heri, koja je prolila mlijeko dok je dojila Herakla. To je ponešto romantičnije od Kumove slame, kako se Mliječni put naziva u nekim krajevima, po kumu koji je ukrao naramak slame, a ona mu je pomalo ispadala putem i tako ostavila trag. Bilo kako bilo, još prije izuma teleskopa primijetili su ti davni promatrači da se neki objekti koji se mogu opaziti prostim okom na noćnom nebu ponašaju drukčije od planeta i zvijezda. Te čudne udaljene objekte koje nisu mogli shvatiti nazvali su maglice.

Poslije, kad su se teleskopom mogli razaznati još sitniji detalji, postalo je jasno da su maglice zapravo skupovi zvijezda, druge

1 Za definicije vidi rječnik relevantnih pojmova.

13

14

POTRESI: DIVOVI KOJI SE PONEKAD BUDE

galaktike daleko od nas, a zvijezde koje vidimo na noćnom nebu tek su sastavni dio naše galaktike, Mliječnog puta. I baš ni po čemu Sunce nije na posebnom mjestu u njoj, čak smo u sporednom, umjesto u jednom od njezinih četiriju glavnih spiralnih krakova. Kako je tijekom vremena razvojem tehnologije i znanosti slika postajala sve bistrija, a detalji još jasniji, shvatili smo da neke od zvijezda sa svojim planetarnim sustavima nastaju upravo sada, zgušnjavanjem interstelarne prašine i plina u goleme plašteve leda, ugljikova monoksida i amonijaka.

Sunce je tek jedna od 100 do 400 milijardi zvijezda u našoj galaktici i tek jedna od mnogih drugih zvijezda koje, prema današnjim spoznajama astronoma, imaju svoje planete2. Spoznaje o veličini svemira, o tome da i druge zvijezde u svojim njedrima skrivaju planete, dok broj otkrića o njima i dalje eksponencijalno raste, tjeraju nas na razmišljanje o vlastitoj unikatnosti. Po čemu bi se život na našoj mogao razlikovati od života na drugim šarenim špekulama načičkanima na crnom, beskonačnom platnu svemira?

Gledajući iz te svemirske perspektive, površina našeg planeta davno se ohladila, ali vidimo po bezbrojnim vulkanskim čunjevima, gejzirima, termalnim izvorima i stalnoj trešnji da mu je unutrašnjost još itekako vruća i u neprestanom pokretu. I zaista, potresi se događaju često, i to kao posljedica unutrašnje dinamike našega planeta. Prema jednom od kataloga, samo 2020. seizmografi diljem svijeta zabilježili su oko 350 000 potresa, od toga više od 200 000 potresa manjih od magnitude 2,0 koji su zbog svoje lokacije ili dubine promaknuli ljudskom osjetu3. Ima ih još možda i višestruko više, sićušnih, na

2 Dosada je detektirano više od 4000 planeta izvan Sunčeva sustava, u orbitama otprilike više od 3000 zvijezda. 3 O magnitudama potresa bit će više riječi u poglavlju „Divovi koji se ponekad bude”.

PUTNICI KROZ VRIJEME 15

mjestima daleko od osjetljivih senzora koji ih mogu zabilježiti – seizmometara4 – ili duboko u Zemljinoj litosferi, što nam onemogućava njihovu detekciju. Čak i ako uzmemo u obzir samo one potrese koje su zabilježili postojeći seizmografi 2020., dolazimo do pomalo zastrašujuće brojke od barem tisuću potresa dnevno.

Da je Zemlja, geološkim rječnikom rečeno, mrtav planet, da nema svoju unutrašnju dinamiku, ne bi bilo niti tektonike ploča niti magnetskog polja, da spomenemo samo neke od globalnih fenomena za koje prvi put čujemo tijekom osnovnoškolskog obrazovanja. Spržila bi nas radijacija iz svemira od koje nas poput golemog štita odvaja Zemljino magnetsko polje, a ne bi bilo ni oceana ni atmosfere povoljnih za život, u obliku u kojem postoje danas. Ukratko, život na Zemlji ne bi bio moguć. Da to pojasnimo u malo više detalja, vratimo se na sâm početak nastajanja Zemlje i Sunčeva sustava, u geološki eon hadij, prije nešto više od 4,5 milijardi godina.

Had je, prema grčkoj mitologiji, bio bog mrtvih i vladao podzemnim svijetom. Geolozi dvadesetog stoljeća s pravom su osjećali da upravo prema njemu treba nazvati razdoblje stvaranja Zemlje, koje je počelo prije oko 4,57 milijardi godina, jer je ono po svemu više podsjećalo na pakao nego na rađanje novog svijeta. Međutim, u tom praiskonskom kaosu interstelarnog oblaka plina i prašine postupno su se rađali građevni blokovi planeta ili planetezimali, objekti veći od 10 kilometara, koji su skupili dovoljno mase da gravitacijski počnu privlačiti druge, manje objekte. Svojom masom i veličinom postupno su kupili sitnije dijelove preostale u maglici, poput većeg komada plaste

4 Seizmometar i seizmograf su dva pojma koja se često rabe naizmjenično. Međutim, seizmograf osim seizmometra (senzora) uključuje i digitalizator – uređaj za pretvaranje u digitalne podatke gibanja tla koje detektira seizmometar.

16

POTRESI: DIVOVI KOJI SE PONEKAD BUDE

lina kojim dijete nakon igre pokupi razmrvljene ostatke na površini stola ili linoleumskog poda.

Na početku hadija sudari planetezimala, od kojih će se na kraju formirati Sunčev sustav kakav danas znamo, bili su stalni i siloviti. I prema nebularnoj hipotezi i prema mitologiji, iz prvotnoga kaosa nastala je Geja, poetični oblik imena za Zemlju ili majku svega života. Gejina najstarija kći Teja rodila je Selenu5. I zaista, ništa manje spektakularan od nastanka Zemlje nije bio nastanak Mjeseca, kao ni njegova uzročnoposljedična veza sa Zemljom koja je prikladno opisana grčkim nazivljem planetezimala. Naime, kad je jedan od njih, Teja, udario u protoZemlju, dobar dio volumena protoZemlje razvukao se, odvojio i postupno stvrdnuo u orbiti u manji objekt, Mjesec, a njegova unutrašnja struktura i rotacija još i danas nose obilježja tog događaja.

Bez obzira na to je li Mjesec nastao sudarom planetezimala ili u isto vrijeme kad i Zemlja, u tom zaista dramatičnom razdoblju zbog silovitih je udara dolazilo do dodatnog povećanja temperature i taljenja materijala u unutrašnjosti protoZemlje. Ona se najvjerojatnije nekoliko puta rastalila i diferencirala tako da su teži kemijski elementi potonuli prema njezinu središtu, a oni lakši ostajali su u plaštu, kori i protoatmosferi. Nekoliko planetezimala naraslo je toliko da su pokupili preostala manja tijela nepravilna oblika koja je na okupu dotada držala jedino elektromagnetska sila. Iako se dinamika rasta planetezimala još uvijek nastoji shvatiti s pomoću kompjutorskih modela i simulacija, jasno je da su oni bili kemijski raslojeni do te mjere da je u njihovu centru bilo željeza, u plaštu stjenovitih silikata, a površinski sloj (regolit) koji se nije stvrdnuo u kompaktne

5 Boginja mjeseca u starih Grka.

PUTNICI KROZ VRIJEME 17

stijene bio je bombardiran manjim tijelima, kao, npr., današnja površina Mjeseca.

Ostaci praiskonskih planetezimala još su uvijek oko nas, poznatiji kao kometi i asteroidi. Nasreću, imamo ih mogućnost direktno ispitati iako smo tek nedavno uspjeli poslati i spustiti istraživačke sonde na neke od njih i donijeti uzorke kući. Tako je NASA6 spustila sondu Near na asteroid Eros 2001., JAXA7 Hayabusu i Hayabusu2 na asteroide Itokawa i Ryugu, a ESAin8 Philae dotaknuo je površinu kometa 67P 2014. godine. Ove misije pokušavaju istraživanjem uzoraka doprinijeti razumijevanju praiskonskog materijala, organskih molekula i vode. Primjerice, u konferencijskim centrima diljem svijeta koplja se lome i oko nastanka oceana, naime oko mogućnosti da je voda donesena na Zemlju naknadno, kometima.

No najvažnije za našu priču jest to da je zbog kinetičke energije (energije gibanja) ranih sudara te zbog visokih koncentracija radioaktivnih elemenata u središtu Zemlje ostala zarobljena ogromna količina topline. Ona je ondje i danas, oko 3,8 – 4 milijarde godina nakon završetka razdoblja teškog bombardiranja Zemlje sitnijim krhotinama koje se otpočetka nisu uklopile u nju. Zbog visokih temperatura od oko 6000 Celzijevih stupnjeva prisutna je konvekcija željeza u vanjskoj, tekućoj jezgri Zemlje, a ona je, uz nekoliko drugih sastojaka, ključna za nastajanje i održavanje Zemljina magnetskog polja9. Pritom se konvekcija događa i u plaštu Zemlje, samo na puno duljoj vremenskoj skali, tzv. geološkoj skali vremena. Iako konvekciju u unutrašnjoj

6 National Aeronautics and Space Administration. 7 Japan Aerospace Exploration Agency. 8 The European Space Agency. 9 Konvekcija u tekućoj jezgri prenosi toplinu puno učinkovitije od termalne kondukcije, tj. vođenja topline međusobnom interakcijom susjednih molekula. Općenito, možemo reći da se planet ohladi brže ako u njegovoj unutrašnjosti postoji konvekcija.

18

POTRESI: DIVOVI KOJI SE PONEKAD BUDE

jezgri Zemlje još nismo uspjeli dokazati, postoje indicije da bi joj također moglo biti podložno i kruto željezo u srcu našeg planeta zbog kombinacije viskoznosti, visokih temperatura i tlakova.

Zemljino magnetsko polje nastaje zbog konvekcije električno vodljivog željeza u vanjskoj jezgri. Kako se Zemlja hladi, tako se postupno iznutra prema van kristalizira odnosno raste čvrsta unutrašnja jezgra iz tekuće, vanjske jezgre. Osim topline koja se oslobađa na granici čvrste i tekuće faze željeza, kristalizacijom unutrašnje jezgre dobar se dio lakših kemijskih elemenata kroz tekuće željezo uzdiže, slično kremi u vrućem espresu koja se formira kad se mjehurići zraka kombiniraju s uljima iz pržene kave. Osim uzdizanja lakših elemenata, zbog rotacije Zemlje dolazi i do dodatnih turbulencija. To promjenljivo gibanje tekućeg metala slično je električnoj struji koja generira magnetsko polje, a ovako nastali elektromagnet često se naziva Zemljin dinamo ili geodinamo.

Iako magnetsko polje nastaje duboko u Zemljinoj unutrašnjosti, njegove silnice10 prolaze kroz unutrašnjost i izlaze kroz površinu Zemlje te se protežu i više od pola milijuna kilometara daleko u svemir, formirajući magnetosferu. Sunčev vjetar i ostala radijacija iz svemira odbijaju se od magnetosfere ili reagiraju s njom na spektakularne načine, a jedna od optičkih pojava, koja se s površine Zemlje može vidjeti u polarnim krajevima, jest aurora. Dakle, da nije bilo akrecije planetezimala u hadiju, ne bi bilo ni topline, a bez nje ni konvekcije u vanjskoj jezgri Zemlje ni magnetosfere koja štiti život na Zemljinoj površini.

Osim magnetskog polja, još je jedan, ne manje važan fenomen koji je direktno odgovoran za postojanje života na Zemlji

10 Zamišljene zakrivljene putanje po kojima bi se gibao magnetski monopol da ga stavimo u Zemljino magnetsko polje.

PUTNICI KROZ VRIJEME 19

– tektonika ploča. Tektonske ploče, njih desetak većih i dosta manjih fragmenata od kojih se sastoji Zemljin gornji sloj – litosfera – u konstantnom su gibanju jer je Zemlja u svojoj unutrašnjosti još uvijek topla, međutim zaglave se na rubovima zbog trenja između svojih ploha. Probajte naći dva poveća bloka spužve za pakiranje, pritisnite ih jedan uz drugi i zatim ih tako stisnute pokušajte pomaknuti lateralno u suprotnim smjerovima. Na početku to neće ići sve dok ne primijenite dovoljno veliku silu da uspijete prevladati trenje i pomaknuti ih. Čak i kada se blokovi konačno pokrenu, gibanje će biti isprva isprekidano i uglavnom sporo, a naposljetku brže, kao da je došlo do proklizavanja. Upravo tako i potres nastaje naglim proklizavanjem na rasjednim plohama – graničnim plohama između cijelih ploča ili manjih fragmenata Zemljine kore. Međutim, zbog većih dimenzija u prirodi, što su rasjedi veći, raste i mogućnost za veći potres. Recimo, rasjed San Andreas, koji se pruža u smjeru jugoistoksjeverozapad i prati tako zapadnoameričku obalu, ima sa svoje zapadne strane ploču veličine cijelog Pacifika, a s istočne gromadu puno veću od cijeloga američkog kontinenta.

Osim konvekcije u vanjskoj jezgri Zemlje, spomenuli smo konvekciju i u njezinu plaštu, samo puno sporiju. Ako zamislite konvekcijske ćelije koje se protežu od dna plašta do granice sa Zemljinom korom, na sličan način na koji cirkulira kipuća juha u loncu, onda veza između gibanja tzv. tektonskih ploča na površini i konvekcije u plaštu postaje puno intuitivnija. Naime, tektonske ploče plutaju i pomiču se u gornjem dijelu konvekcijske ćelije kao na pokretnoj traci. Naravno, vruć planet ne znači nužno da na njemu „operira” tektonika ploča, ali to je tema koja pomalo izlazi iz okvira ovoga poglavlja. Tektonika ploča koja je u optjecaju na Zemlji i koju ćemo puno puta spominjati u kontekstu glavnog „krivca” za potrese na njezinoj površini igra,

20

POTRESI: DIVOVI KOJI SE PONEKAD BUDE

međutim, jednu mnogo važniju ulogu u postanku i postojanju života na Zemlji, ali možda na jedan suptilniji način od magnetskog polja. Naime, ona regulira količinu ugljika u atmosferi i oceanima. Da bismo bolje shvatili zašto je to tako, potrebno je otisnuti se na još jedno putovanje, barem u mislima. Umjesto „leta” do asteroida i kometa, potrebno je uroniti u magično crvenilo australskog Outbacka, gdje su pronađene najstarije stijene Sunčeva sustava11 .

Ako ste mislili da su dijamanti vječni, vjerojatno niste dobro informirani. Jer, ako je neki materijal zaista vječan, onda je to mineral cirkon, neuništiva vremenska kapsula iz hadija. Ožiljci iz hadija na površini našeg planeta davno su izbrisani erozijom i dinamikom kojoj je on podvrgnut iznutra. Manji tragovi ostali su još samo na rijetkim, stabilnim dijelovima kontinenta, npr. duboko u kontinentalnoj unutrašnjosti Sibira, Kanade ili pak australskog Outbacka. Iz analize cirkona koji su ondje pronađeni znamo da je već prije 4,3 milijarde godina postojala tekuća voda, znači i praatmosfera, ali vjerojatno s toliko puno ugljikova dioksida da je život tada bio nemoguć.

Ključno je pritom to da, tek kada su uvjeti za početak tektonike ploča bili stvoreni, ugljikov dioksid počinje ulaziti u Zemlju podvlačenjem tektonskih ploča na mjestima gdje one počnu naguravati jedna drugu. Taj proces podvlačenja jedne tektonske jedinice pod drugu naziva se subdukcija. Primjerice, pacifička ploča podvlači se ispod sjevernoameričke ploče, tj. jednoga njezina fragmenta ispod Japana ili ispod filipinske ploče u području Filipina, a na drugoj strani oceana ponire ispod zapadnog ruba južnoameričke ploče. Afrička ploča podvlači se ispod euroazijske u području Mediterana, ali, prema nekim novim

11 Vidi poglavlje „Crveno”.

PUTNICI KROZ VRIJEME 21

istraživanjima, u zapadnom dijelu Mediterana situacija bi se u sljedećim milijunima godina mogla promijeniti tako da jugozapadni dio Europe počne subdukciju ispod Afrike.

S druge strane, ugljik izlazi na površinu stvaranjem nove oceanske kore u području srednjooceanskih grebena gdje se vruć materijal iz plašta Zemlje uzdiže i probija do površine uz rubove ploča. Na nekim mjestima vruć materijal iz plašta probija se do površine i duboko u unutrašnjosti ploča u vidu vulkanskih erupcija. Na tim mjestima – tzv. vrućim točkama – magma na spektakularan način nalazi put do površine kroz svojevrsni podzemni cjevovod i stvara nove otoke, od kojih je najpoznatiji primjer Havajski arhipelag, napravljen od oko osam većih i velikog broja manjih otočića. Recikliranjem ugljika, taloženjem karbonatnih sedimenata na oceanskom dnu i ponovnim izlaskom na srednjooceanskim grebenima i u vulkanskim erupcijama i njegova količina smanjila se dovoljno da bi u oceanima i na kopnu koje se tek formiralo nastali uvjeti za život. Bez recikliranja ugljika Zemlja bi bila planet s efektom staklenika, baš kao i njezina planetarna sestra Venera. Zato se ključnim za početak života smatra razdoblje u povijesti Zemlje kada je tektonika ploča počela.

Ostaje, naravno, veliko pitanje treba li tektonika ploča biti u optjecaju na nekom planetu da se na njemu razvije život. Jer možda se život na Zemlji ipak evolucijski prilagodio dinamičnom režimu našega planeta, a na drugim bi se planetima mogao prilagoditi njihovim dinamičnim režimima12. Hidrotermalni ispušni ventili na dnu oceana izvor su raznolikosti ekosistema. Erozija prouzročena tektonikom ploča rezultira oslobađanjem

12 Na ovu temu vratit ćemo se još jednom, kad bude govora o tome zašto postavljamo seizmografe na površine drugih planeta, u poglavlju „Novi svjetovi i njihovi osvajači”.

22

POTRESI: DIVOVI KOJI SE PONEKAD BUDE

fosfora, bakra i cinka u ocean. Oni su pak glavni nutrijenti odgovorni za postojanje organizama kao što su planktoni, a, po svemu sudeći, i za nagle eksplozije drugih živih vrsta, kao što je to bila ona početkom kambrija, prije nešto više od pola milijarde godina.

Zaključno, tektonske ploče i njihovo neprestano gibanje koje s vremena na vrijeme prouzroči jake potrese vezani su čvrstim nitima uza život na Zemlji. Kako na život utječu unutrašnja dinamika Zemlje, uključujući rast unutrašnje jezgre i njezin utjecaj na magnetsko polje, te tektonika ploča i njezin utjecaj na balansiranje količine kemijskih elemenata, neka su od najinteresantnijih pitanja moderne znanosti. Ova dva fenomena i događaja iz Zemljine burne prošlosti, nastanak tektonike ploča i nastanak geomagnetskog polja, krucijalna su za razvoj života na Zemlji. Potresi su zato svojevrsni „podzemni divovi” koji postoje kao posljedica Zemljine dinamike, „putnici kroz vrijeme” koji su tu još od prapočetaka. Drijemajući u Zemljinoj utrobi, probude se povremeno i pošalju valove kroz njezinu unutrašnjost remeteći mir svakoga živog bića na njezinoj površini.