Zásadní vědecký objev: Složení planety se mění? Vědci zjistili, kde se na Zemi bere zlato

Výsledky tříleté analýzy havajských čedičových hornin, publikované 21. května v prestižním vědeckém časopise Nature, poskytly nejsilnější důkaz, že zemské jádro není zcela izolované, jak se dříve domnívali vědci, ale že materiál z něj skutečně proniká do zemského pláště – vrstvy mezi tenkou kůrou a jádrem.

„Před čtyřiceti lety se poprvé objevila teorie, že by mohlo docházet k úniku materiálu z jádra do pláště, ale dosavadní signály byly nejednoznačné,“ řekl hlavní autor studie Nils Messling z Univerzity v Göttingenu. „Nyní máme podle mě první velmi silný důkaz, že část jádra se skutečně dostává do pláště.“

Podle vědců více než 99,95 % veškerého zlata na Zemi leží v jejím roztaveném kovovém jádru spolu s platinou, iridiem, osmium a dalšími těžkými kovy. Vznik tohoto bohatství se datuje do období před 4,5 miliardami let, kdy se Země utvářela z nárazů meteorů.

Vědecký tým analyzoval vzorky lávových hornin odebraných z podmořských sopek i z povrchu Havaje, včetně čediče z jezera Kilauea Iki, které vybuchlo v roce 1959. Z hornin vědci extrahovali stopové množství ruthenia – vzácného kovu ze skupiny platiny, který by měl být v zemském plášti prakticky neexistující. To, že se v horninách našlo, podle vědců dokazuje, že musel pocházet z jádra.

Ruthenium je přitom chemicky velmi podobné zlatu, takže jeho přítomnost naznačuje, že zlato se do horních vrstev Země dostává stejným způsobem. Ačkoliv jde o „mikroskopické“ množství, v geologickém měřítku to může být významné. Výzkum tak poprvé jasně potvrzuje, že tzv. horké skvrny – sopečná místa jako Havaj – mohou být napájeny proudy materiálu z hlubokého rozhraní mezi jádrem a pláštěm.

„Zjistili jsme, že obrovské objemy přehřátého plášťového materiálu – stovky kvadrilionů tun – stoupají od rozhraní jádra a pláště až k povrchu a vytvářejí oceánské ostrovy jako Havaj,“ uvedl spoluautor studie Matthias Willbold.

Vědci identifikovali specifický izotop ruthenia, který se nachází pouze ve starodávných stavebních materiálech planety, jež se dnes už v meteoritech nevyskytují. Tento izotop byl podle Messlinga uzavřen v jádru při jeho formování, a jeho současná přítomnost v čediči z Havaje tak potvrzuje jeho původ.

Zemské jádro se skládá ze dvou vrstev: pevného vnitřního jádra o poloměru zhruba 1 200 kilometrů a kapalného vnějšího jádra, které sahá až do hloubky téměř 2 900 kilometrů. Oproti tomu plášť, složený převážně z pevných hornin, má tloušťku přibližně 2 900 kilometrů a podle dosavadních teorií by se jeho hmota s jádrem neměla míchat – jejich hustota je totiž velmi odlišná.

„Jádro a plášť by spolu neměly vůbec interagovat, podobně jako olej a voda,“ říká Messling. „Ale přesto se to nějak děje – a zatím nevíme proč.“

Proces podle Messlinga probíhá extrémně pomalu – může trvat 500 milionů až miliardu let, než se materiál z jádra dostane k povrchu. Pokud však trvá neustále, mohlo by to podle vědců znamenat, že zásoby zlata na Zemi se pomalu obnovují.

„Je to fascinující myšlenka. I když tento proces má nulový dopad na úrovni jednoho ostrova, pokud ho rozšíříme na celé dějiny Země, může změnit složení planety,“ říká Messling.

Někteří odborníci, kteří se studie neúčastnili, její závěry přivítali. Podle Helen Williamsové z Univerzity v Cambridge jde o vzrušující objev, jenž potvrzuje, že sopečné horké skvrny obsahují materiál pocházející z kovového jádra.

Jesse Reimink z Pensylvánské státní univerzity dodal, že „nová data skutečně potvrzují starou hypotézu – že jádro chemicky uniká do pláště“. A dánský geochemik Pedro Waterton souhlasí, že část zlata v zemské kůře mohla původně pocházet z jádra, i když pravděpodobně jen velmi malé množství.

Navzdory vzrušujícímu objevu ale vědci dodávají, že vytěžení zlata přímo z jádra je nemožné – rozhraní mezi pláštěm a jádrem je více než 2 800 kilometrů hluboko, zatímco nejhlubší vrt do zemské kůry dosáhl sotva 12,3 kilometru.

Přesto jde o zásadní posun v našem chápání toho, jak je Země chemicky propojena napříč svými hlubokými vrstvami – a že její jádro možná dodnes ovlivňuje nejen složení planety, ale i její bohatství.