Kterak se z vesmíru ponořit pod zem

Data z experimentu Geoflow.
12 červen 2012

Kosmonaut ESA André Kuipers provádí na Mezinárodní kosmické stanici experimenty, jejichž cílem je vrhnout světlo na to, jaké podmínky vlastně panují hluboko pod povrchem Země. Ač je ve výšce nějakých 400 kilometrů, experiment Geoflow nám nabízí pohled na to, jak vlastně pracuje naše planeta uvnitř.

Do hloubky 3000 km pod našima nohama je polotuhý kapalný plášť, na němž je toliko tenká vrstva vnější kůry. Velmi viskózní vrstvy se liší teplotou, tlakem nebo tloušťkou.

Pochopení toho, jak se zemský plášť chová, je zásadní otázkou geofyziky. A to proto, že může pomoci vysvětlit zemětřesení nebo sopečné erupce. Počítače to sice mohou namodelovat, ale jak si mají být vědci jistí, že tyto simulace jsou správné?

Největší hloubka, do které se lidstvo dosud provrtalo, je něco přes dvanáct kilometrů. Takže zkoumat zemský plášť přímou metodou je evidentně mimo naše možnosti – alespoň v blízké budoucnosti.

Experiment Geoflow.

Namísto toho, aby zemské hlubiny zkoumaly přímo, uskutečnilo šest evropských týmů pod vedením německé Univerzity v Chotěbuzi pokus, který měl za cíl napodobit situace v jádru Země – v laboratorních podmínkách. Experimenty simulující tyto podmínky totiž mohou ověřit nebo zlepšit počítačové modely.

Jenže to představuje další problém. Jak můžeme simulovat gravitaci bez toho, aby zemská gravitace ovlivňovala výsledky?

Řešením je poslat experiment na největší laboratoř pracující ve stavu beztíže: Mezinárodní kosmickou stanici.

Planeta v krabici

Soustředné koule experimentu Geoflow.

ESA sponzorovala vývoj experimentu, který napodobuje geometrii planety. Má podobu dvou soustředných koulí s kapalným obsahem mezi nimi a jmenuje se Geoflow.

Vnitřní koule představuje zemské jádro, vnější pak funguje jako zemská kůra. Kapalina v tomto modelu představuje plášť.

V prostředí bez vlivu zemské gravitace pak vysoké elektrické napětí vytváří pro experiment umělou gravitaci.

Když koule pomalu rotují a když je mezi nimi vytvářen teplotní rozdíl, jsou pohyby v kapalině velmi pečlivě monitorované. Teplotu je přitom možné regulovat s přesností na desetinu stupně.

Havajské sopky.

Kosmonaut André Kuipers měl možnost pozorovat chocholy teplejší kapaliny směřující k vnější slupce – přesně, jak bylo předpovězeno během počítačových simulací.

Chocholy houbovitého tvaru v kapalině, které jsou vystavené výrazným teplotním rozdílům, mohou vysvětlovat řadu havajských sopek v jižním Tichém oceánu.

Lepší pochopení fungování naší planety přitom není jediným plodem experimentu Geoflow. Z jeho výsledků bude těžit i průmysl například při konstrukci kulovitých gyroskopů, ložisek nebo odstředivek.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.