Reaktor Ziemia

W środku naszej planety znajduje się kula roztopionego metalu, ale nie żelaza, jak dotychczas sądzono, lecz uranu! Amerykański geofizyk Marvin Herndon od dawna głosił, że jądro Ziemi to gigantyczny reaktor nuklearny. W każdej sekundzie Ziemia w postaci ciepła wypromieniowuje aż 31 terawatów energii (w tym samym czasie Stany Zjednoczone zużywają 0,3 terawata)! Przynajmniej połowę tej energii generują reakcje jądrowe zachodzące w głębi planety, czyli w rozgrzanym do 5-6 tys.^oC jądrze Ziemi, gdzie materia jest sprasowana pod ciśnieniem dochodzącym do 4 mln atmosfer.
Zdaniem Herndona, uran i tor, jako najcięższe pierwiastki w przyrodzie, gromadzą się w centrum, formując kulę o średnicy 7-8 km - naturalny reaktor, gdzie zachodzi samopodtrzymująca się reakcja jądrowa. Wytwarzane w wyniku tej reakcji ciepło ogrzewa powierzchnię naszej planety, dzięki czemu jest ona bardziej przyjazna dla organizmów żywych. Z kolei promieniowanie pochodzące z rozpadu uranu i toru w skorupie ziemskiej mogło być kluczowe dla powstania życia na Ziemi - proste związki organiczne pod jego wpływem wykazują tendencję do łączenia się w bardziej złożone formy.
Ciepło ziemskiego jądra ma dla nas znaczenie z jeszcze jednego powodu - jest odpowiedzialne za powstawanie prądów konwekcyjnych w płynnych warstwach Ziemi, które prawdopodobnie są źródłem pola magnetycznego naszej planety. Od istnienia tego pola uzależnione jest działanie kompasów czy komunikacji bezprzewodowej, a nawet nasze życie. Planety pozbawione magnetosfery, takie jak Mars, nie są chronione przed zabójczym promieniowaniem kosmicznym i wiatrem słonecznym.

Nieuchwytni szpiedzy
Skąd jednak pewność, że globalny reaktor rzeczywiście istnieje? Naukowcy korzystali dotychczas tylko z pomiarów fal sejsmicznych - załamując się na granicach różnych warstw skalnych, dostarczały one informacji o strukturze wnętrza Ziemi (można to porównać z badaniem ultrasonograficznym ludzkich narządów). Ostatnio jednak do pracy udało się zaprząc tzw. antyneutrina elektronowe. Rejestrując ich obecność, można się wiele dowiedzieć o procesach promieniotwórczych zachodzących w głębi naszej planety. Dzięki temu naukowcy mogą "prześwietlać" wnętrze Ziemi tak, jakby 6 tys. km magmy i skał pod naszymi stopami stało się nagle "przezroczyste"!
W porównaniu z potokiem neutrin docierających do nas ze Słońca w głębi Ziemi powstaje niewiele antyneutrin (zwanych geoneutrinami). Przełomem w ich badaniu okazał się detektor KamLAND, znajdujący się na japońskiej wyspie Honsiu. To właśnie pierwsze wyniki tych pomiarów dowiodły, że co najmniej połowa ciepła wnętrza Ziemi jest wytwarzana przez reakcje rozpadu jąder uranu i toru. "Po raz pierwszy możemy powiedzieć, że neutrina znalazły praktyczne zastosowanie w innych niż fizyka i astronomia dziedzinach nauki" - mówi prof. Atsuto Suzuki, rzecznik japońskiego zespołu w KamLAND.

Planeta bez tarczy
Marvin Herndon jest przekonany, że reaktor wewnątrz Ziemi znajduje się w końcowej fazie aktywności, co sugerują zmieniające się proporcje między różnymi izotopami helu w lawie wydostającej się na powierzchnię naszej planety. Trudno jedynie oszacować, czy jego wygaśnięcie nastąpi za sto, czy za miliard lat. Efekty mogłyby być jednak katastrofalne: od znacznego spadku temperatury po zanik pola magnetycznego, które chroni Ziemię przed wiatrem słonecznym i promieniowaniem kosmicznym. Doprowadziłoby to do gwałtownego wzrostu zachorowań na raka, licznych mutacji i wyginięcia sporej liczby gatunków istot żywych. Zagrożone byłoby nawet powietrze, którym oddychamy. Naukowcy przypuszczają, że to właśnie bezpośrednie oddziaływanie z wiatrem słonecznym spowodowało zanik atmosfery na Marsie, która została po prostu wywiana w kosmos. Sytuacja przypominałaby więc tę z filmu "Jądro Ziemi", gdzie grupa naukowców próbowała reaktywować zastygające jądro planety - z tą różnicą, że raczej nie moglibyśmy liczyć na happy end.
Herndon podpiera swoje argumenty danymi o zanikaniu pola magnetycznego. Już obecnie jest ono słabsze o 10-15 proc. niż dawniej, a za dwa tysiące lat kompasy będą narzędziami, o których będzie można przeczytać jedynie w podręcznikach historii. James Clark Ross, odkrywca bieguna magnetycznego w 1831 r., miał sporo szczęścia: dzisiaj musiałby się pofatygować ponad tysiąc kilometrów dalej na północ. Biegun magnetyczny przemieszcza się obecnie z prędkością 40 km na rok, a jeśli tempo i kierunek się utrzymają, w najbliższym półwieczu przeniesie się z Kanady na Syberię. Na dodatek wciąż drży i co roku zatacza kręgi o promieniu około 50 km. W Afryce Południowej istnieją miejsca, gdzie pole magnetyczne lokalnie ma już przeciwną orientację!

Zamiana biegunów
Mamy do czynienia z zupełnie naturalnym procesem zamiany biegunów - twierdzą jednak naukowcy z Instytutu Nauk o Ziemi w Paryżu. Analizy skał wskazują, że w ciągu ostatnich 71 mln lat ziemskie pole magnetycznie zmieniało kierunek na przeciwny aż 171 razy - średnio co 415 tys. lat. Każdej zmianie towarzyszy zanik pola, trwający kilka tysięcy lat. Ostatni raz magnetyczna tarcza chroniąca nas przed wiatrem słonecznym i promieniowaniem kosmicznym zanikła 780 tys. lat temu. Takiego efektu nie da się dobrze wytłumaczyć wygasaniem reaktora. Jeśli źródłem pola magnetycznego są prądy konwekcyjne w głębi planety, to co powoduje, że są one tak chaotyczne, a nawet potrafią nagle zmienić orientację pola na przeciwną? "Wciąż mamy zbyt wiele teorii na temat tego, co się rzeczywiście dzieje wewnątrz Ziemi" - uważa prof. Giorgio Gratta ze Stanford University. Być może dopiero kompleksowe wyniki pomiarów z detektorów takich jak KamLAND pozwolą za kilka lat wyjaśnić tajemnice wnętrza naszego globu.