Sciencemag.cz
Doporučujeme
Místa po dopadech meteoritů, krátery, podléhají erozi a často je těžké taková místa identifikovat. Tým doc. Günthera Kletetschky z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy přišel na to jak „zmizelá“ místa identifikovat podle hornin, co ztratily svůj přirozený magnetismus.
Před pěti lety, v roce 2016, se v Santa Fe v Novém Mexiku konala vědecká konference z cyklu Meteoritics. Těchto konferencí se účastní vědci, do jejichž odborného zájmu patří analýza dopadů mimozemských těles. Jedním z nich byl i geofyzik Günther Kletetschka z PřF UK. Součástí této konference byla i terénní exkurze, během níž měli vědci příležitost seznámit se s jednou z místních zvláštností – obřími tříštivými kužely (angl. shatter cones) v místních horninách. Jde o zvláštní struktury, které jsou známé i z jiných lokalit, jen mnohem menší. Tyto tříštivé kužele, tedy systémy makroskopických i mikroskopických trhlin v hornině, vznikají šířením silné šokové elastické vlny a představují něco jako „podpis“ impaktu mimozemského tělesa.
„Vzhledem k tomu, že se odborně dlouhodobě věnuji tematice impaktů, odvezl jsem vzorky hornin ze Spojených států do Prahy. Společně s mými dvěma doktorskými studenty Hakanem Ucarem a Radanou Kavkovou jsme se nejprve zaměřili na zkoumání magnetických vlastností vzorků,” vzpomíná Kletetschka. Každá hornina na Zemi vzniká v zemském magnetickém poli, které se do feromagnetických složek, obsažených ve všech horninách, otiskne. Ukázalo se, že horniny přivezené ze Spojených států mají svůj magnetismus více nežli o řád nižší, než je běžné u hornin běžně nacházených na zemském povrchu. Horniny si totiž v sobě uchovávají informaci o síle zemského magnetického pole, která se po dobu historie Země v podstatě nemění a je kolem 50 000 nT). Zemské magnetické pole nikdy nezesláblo pod 5000 nT. A tak bylo velkým překvapením, že hodnoty hornin ze studované oblasti vykazovaly pole nižší než 5000 nT. Odlišná byla i struktura magnetických vlastností jednotlivých magnetických zrn, které jsou v nich rozprostřené. Jak ale k něčemu takovému došlo? To je otázka, na kterou věda doposud neznala přesnou odpověď.
Jako první se nabízelo vymazání magnetické paměti horniny vysokou teplotou. To, že by hornina prošla teplotou vyšší než 450 °C, bylo však možné vyloučit – prozradila to přítomnost jistých minerálů, které by v hornině poté, co prošla vyššími teplotami, přítomné být neměly. Je ale možné, že by anomálie patrné v horninách byly způsobeny „jen“ mechanickou šokovou vlnou, která se šíří tělesem v důsledku přeměny kinetické energie dopadajícího tělesa? V takovém případě bychom museli být svědky toho, že by starší magnetické informace v hornině byla „přepsána“ a nahrazena novou. Ale ani takový stav vědci nepozorovali. Zdálo se, jako by magnetické pole Země bylo něčím odstíněno.
Odstínění magnetického pole Země však není snadná věc – i pro účely vědeckých experimentů je umělá příprava takového stavu velmi komplikovanou záležitostí. Jedním z postupů je zchlazení olověného pytlíku na teplotu kapalného helia, kdy se pytlík stane tzv. supervodivým a elektronům v povrchu pytlíku pak není kladen žádný odpor. Když takový pytlík při této teplotě nafoukneme, vzniká uvnitř dokonalá magnetická prázdnota. Magnetické pole Země sjede po povrchu pytlíku a uvnitř nechá dokonalé magnetické vakuum. Je něco takového možné v situaci impaktu meteoritu? Aby se nad kráterem vytvořil podobný „pytlík“? Kde by se ale takový vodivý pytlík vzal? Teoreticky by mohlo jít o pytlík z plazmy, tedy o bublinu ionizovaného plynu, jehož vznik impakt mimozemského tělesa provází. Tuto teoretickou úvahu však bylo třeba ověřit experimentem.
Při něm byla klíčová speciální slitina, která po podchlazení na 77 Kelvinů (tedy po namočení do kapalného dusíku) získává supravodivé vlastnosti. V okolí desky, tvořené touto slitinou, se vytvoří prostor, kde pohyb elektronů nic nebrzdí – analog plazmy, kterou bylo třeba pro experiment získat. Pod takto vytvořenou desku bylo možno umístit magnetometr a zjišťovat, zda skutečně dojde k odstínění magnetického pole Země, jak předpokládala teorie. A experiment skutečně tuto představu potvrdil! Elektricky vysoce vodivá deska skutečně dokáže vytvořit magnetické pole, které kompenzuje magnetické pole Země. Důsledkem je vymazání magnetických informací, které byly uloženy v horninách od doby jejich vzniku.
„Další nepřímé důkazy, podporující závěry našeho vědeckého týmu, lze vyčíst z měření magnetických stanic, provázejících gigantické exploze typu Tunguské události či testování jaderných bomb. V době výbuchu se magnetické pole Země v daném místě snížilo,” dodává doc. Kletetschka, který se v minulosti věnoval i analýzám v oblasti Tungusky na Sibiři.
Kletetschka, G., Kavkova, R. & Ucar, H. Plasma shielding removes prior magnetization record from impacted rocks near Santa Fe, New Mexico. Sci Rep 11, 22466 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-01451-8
