Εξερευνώντας το εσωτερικό της Γης από το διάστημα
Ο αστροναύτης της ESA André Kuipers στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό διεξάγει, ανάμεσα σε άλλα, πειράματα, που ρίχνουν φως στις συνθήκες που επικρατούν βαθιά στο εσωτερικό της Γης. Το Geoflow σε τροχιά περίπου 400 χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια της Γης προσφέρει σημαντικές γνώσεις σχετικά με τις εσωτερικές διεργασίες του πλανήτη μας.
Εάν μπορούσαμε να δούμε 3000 χιλιόμετρα κάτω από τα πόδια μας, θα βλέπαμε κάτω από το λεπτό εξωτερικό φλοιό της Γης, τον ημι-στερεό μανδύα της. Τα παχύρρευστα στρώματα από τα οποία αποτελείται ποικίλλουν σε θερμοκρασία, πίεση και βάθος.
Η κατανόηση της κίνησης του ρευστού μανδύα έχει κινήσει το ενδιαφέρον των επιστημήνων, διότι θα μπορούσε να εξηγήσει γεωφυσικά φαινόμενα, όπως σεισμούς ή εκρήξεις ηφαιστείων. Παρ'όλο που οι υπολογιστές μπορούν να την αναπαράξουν με τη βοήθεια θεωρητικών μοντέλων, πώς μπορούμε να είμαστε σίγουροι ότι είναι σωστά;
Το μεγαλύτερο βάθος που έχουν επιχειρήσει ποτέ άνθρωποι να φτάσουν με γεωτρήσεις είναι λίγο πάνω από 12 χιλιόμετρα, οπότε η επιτόπου εξερεύνηση του μανδύα παραμένει αδύνατη για το προσεχές μέλλον.
Αντί της επιτόπου εξερεύνησης στα βάθη της Γης, έξι Ευρωπαϊκές ομάδες με επικεφαλή το Πανεπιστήμιο του Cottbus στη Γερμανία επεδίωξαν να αναδημιουργήσουν διαφορετικές όψεις της ροής του μανδύα στο εργαστήριο. Πειράματα προσομοίωσης των συνθηκών αυτών μπορούν να επιβεβαιώσουν και να βελτιώσουν τα θεωρητικά μοντέλα.
Οι επιστήμονες έχουν σε αυτή την περίπτωση ένα διαφορετικό πρόβλημα να αντιμετωπίσουν. Πώς μπορεί να προσομοιωθεί η βαρύτητα χωρίς η ίδια βαρύτητα της Γης να επηρεάζει τα αποτελέσματα των πειραμάτων τους;
Η λύση είναι να σταλεί ένα πείραμα στο μεγαλύτερο εργαστήριο, όπου επικρατούν συνθήκες μικροβαρύτητας: το Διεθνή Διαστημικό Σταθμό.
Ο πλανήτης σε ένα κουτί
Η ESA χρηματοδότησε τον σχεδιασμό και την υλοποίηση ενός πειράματος που μιμείται τη γεωμετρία του πλανήτη. Το Geoflow, όπως ονομάζεται, περιλαμβάνει δύο περιστρεφόμενες ομόκεντρες σφαίρες μεταξύ των οποίων ο χώρος είναι γεμάτος από υγρό.
Η εσωτερική σφαίρα αναπαριστά τον πυρήνα της Γης, ενώ η εξωτερική σφαίρα έχει το ρόλο του φλοιού. Το υγρό που έχει τοποθετηθεί μεταξύ τους αναπαριστά, φυσικά, το μανδύα. Απελευθερωμένο από την επίδραση της βαρύτητας της Γης, ένα υψηλής τάσης ηλεκτρικό πεδίο δημιουργεί τεχνητές συνθήκες βαρύτητας για το πείραμα.
Καθώς οι σφαίρες περιστρέφονται η μία προς την άλλη αργά και μια διαφορά θερμοκρασίας δημιουργείται μεταξύ των δύο κελυφών, η κίνηση στο υγρό παρακολουθείται στενά. Οι θερμοκρασίες μπορούν να ελεγχθούν μέχρι το δέκατο του ενός βαθμού.
Ο André έχει παρατηρήσει δέσμες θερμού υγρού να κινούνται προς το εξωτερικό κέλυφος - όπως προβλέπεται από τις προσομοιώσεις με ηλεκτρονικό υπολογιστή. Δέσμες, που μοιάζουν με μανιτάρια, σε υγρά που εκτίθενται σε μεγάλες διαφορές θερμοκρασίας θα μπορούσαν ίσως να εξηγήσουν το ηφαιστειακό τόξο κατά μήκος των νησιών της Χαβάης στο Νότιο Ειρηνικό.
Η καλύτερη κατανόηση του πλανήτη μας δεν είναι ο μοναδικός στόχος του Geoflow. Τα αποτελέσματα του θα μπορούσαν επίσης να ωφελήσουν τη βιομηχανία βελτιώνοντας για παράδειγμα σφαιρικά γυροσκόπια, πυξίδες και φυγόκεντρες αντλίες.
