Po prvi puta, profesor dr. Hrvoje Tkalčić i njegov kolega, postdiplomski student Than-Son Phạm, dokazali su ono što se do sada samo pretpostavljalo – unutarnja jezgra Zemlje jest čvrsta. Ali ipak ne onoliko koliko se to do sada mislilo.

Tkalčić koji je na PMF-u u Zagrebu diplomirao fiziku i doktorirao na temu unutrašnjosti jezgre Zemlje na prestižnom Sveučilištu Berkeley u Kaliforniji, sada je profesor na Australskom nacionalnom sveučilištu.

Upravo je dr. Tkalčić zajedno sa svojim kolegom dokazao da J-valovi odnosno tzv. smicajni valovi, koji mogu putovati isključivo kroz materijale od čvrstog agregatnog stanja, putuju i kroz unutarnju jezgru Zemlje i samim time ponudio prvi konkretan dokaz da je unutarnja jezgra Zemlje čvrsta. Kako su iz spoznaje da J valovi prolaze kroz unutarnju jezgru planeta uspjeli izmjeriti brzinu njihovog gibanja, uspjeli su doći do novih spoznaja o krutosti jezgre, što je važan korak u pravcu razumijevanja što se točno događa u samom srcu našeg planeta.

- Proučavanje valova koji se gibaju kroz unutrašnjost Zemlje jedini je način da izmjerimo kemijska i fizikalna svojstva planeta. Što su seizmografi (uređaji koji kontinuirano zapisuju gibanje čestica tla) dalje od žarišta potresa, valovi koje bilježe putuju dublje kroz unutrašnjost Zemlje - objašnjava nam dr. Tkalčić.

- Uspostavili smo globalnu mrežu seizmografa koji mjere potrese u svim dijelovima svijeta. U obzir smo uzeli sve velike potrese koji su se događali u razdoblju od 2010. do 2016. godine i to potresi magnituda 6,8 ili više od toga. Metodom korelacije, usporedili smo svaki seizmogram (zapis gibanja čestica tla) sa svakim. Tako smo dobili na stotine tisuća funkcija koje mjere sličnost jednog seizmograma s drugim. Na taj način uspostavili smo nešto što se zove globalni korelogram, neku vrstu otiska prsta Zemlje.

- Smicajni valovi unutarnje jezgre su tako sićušni da se ne mogu promatrati direktno. Odbacili smo prva tri sata valova koje su zabilježili seizmografi da se riješimo velikih valova i fokusirali se na dio seizmograma između 3 i 10 sati nakon potresa. Iz globalnog korelograma smo uspjeli izmjerili brzinu širenja J valova. Tražili smo podudarnosti izmedju opaženog korelograma i kompjutorskih simulacija u kojima smo ciljano mijenjali brzine J valova, te tako izmjerili njihovu brzinu u unutarnjoj jezgri - objašnjava prof. Tkalčić.

Foto: Dreamstime

Brzina širenja valova

- Naši rezultati potvrdili su postojanje J-valova, odnosno valova koji prolaze kroz jezgru Zemlje i determinirali njihovu brzinu, pa time možemo izmjeriti podložnost deformaciji i koliko je čvrsta jezgra Zemlje.

- Prema rezultatima naših istraživanja, unutarnja jezgra ima neke elastične karakteristike slične drugim materijalima koji nisu željezo, primjerice poput zlata, platine ili vodom zasićene gline. Iako se radi o različitim materijalima, ponašaju se slično i na sličan su način podložni deformaciji. Naši rezultati kompatibilni su s drugim geofizičkim opažanjima, npr. da unutrašnja jezgra Zemlje rotira drugačije od plašta Zemlje i da se duljina dana mijenja - kaže dr. Tkalčić.

- Razumijevanje unutarnje jezgre Zemlje izravno je povezano s sa stvaranjem i održavanjem geomagnetskog polja, a bez njega ne bi bilo života na Zemlji - objasnio je.

- Primjerice, još uvijek ne znamo točnu temperaturu unutrašnjosti jezgre, koliko je stara i kojom se brzinom kristalizira iz vanjske, tekuće jezgre, ali ova otkrića pomažu nam da dođemo bliže tim saznanjima - dodaje.

Znamo da se je unutarnja jezgra Zemlje sastoji od željeza i nikla, no u unutrašnjosti jezgre prisutni su i drugi elementi poput kisika, silicija i sumpora. Unutrašnjost jezgre je poput vremenske kapsule, ako je uspijemo shvatiti, shvatit ćemo kako se planet formirao i i kako evoluira – istaknuo je prof. Tkalčić.

- Sljedeći korak je širenje mreže seizmografa, pa smo u tu svrhu na korištenje dobili istraživački brod RV Investigator u vlasništvu australskoga Marine National Facility. Njime ćemo postaviti seizmološke instrumente na otoku Macquarie i na dno oceana u u području oceanskog hrpta gdje se susreću velike tektonske ploče. Osim oceanskog dna, važno je da instrumente postavimo na najtiše dijelove kontinenta, bez zvučnog zagađenja kako bismo dobili što preciznija mjerenja. Tek kada se ta mreža seizmografa proširi, moći ćemo dobiti još preciznije podatke koji će nam pomoću u razumijevanju procesa koji se događaju u unutarnjoj jezgri Zemlje - najavljuje.

Put do uspjeha

Kad ga pitamo kako je izgledao njegov put do vrhunskog, svjetski priznatog znanastvenika, prof. Tkalčić odgovara:

- Još u srednjoj školi znao sam da želim biti znanstvenik ili astronaut. Marljivo sam radio, bio dobar student i prije nego sam diplomirao fiziku i geofiziku aplicirao sam na deset Sveučilišta u Sjedinjenim Državama. Koliko god kritizirali naš obrazovni sustav, uz napomenu da nisam na svojoj koži osjetio situaciju nakon uvođenja Bologne, obrazovanje u Hrvatskoj omogućilo mi je ne samo dubinu nego i širinu znanja. Mislim da zbog toga hrvatski znanstvenici dobro prolaze u svijetu, mi smo kao narod inventivni i fleksibilni i to mnogo pomaže. Ne morate biti najbolji student da biste postali izvrstan znanstvenik. Tako da mislim da je kombinacija dodiplomskog studija u Europi i postdiplomskog u SAD ili u Australiji jako dobra. Moj savjet je pokušati aplicirati na što bolja sveučilišta - na početku je teško, ali kasnije vam se otvaraju mnoga vrata - zaključuje dr. Tkalčić.

- Ako sam već ja pozvan poslati mladima poruku, onda mi dozvolite da kažem sljedeće:

-  Prva poruka je za roditelje u Hrvatskoj. Mislim da je roditeljski odgoj ključan u usmjeravanju mladih. Možete imati ne znam kako razvijen obrazovni sustav, ali ako nema roditeljske podrške još od mladih dana, onda ni najbolji obrazovni sustav neće nadomjestiti taj gubitak. Moji kolege znanstvenici koji su se školovali ili isključivo u Hrvatskoj ili u bivšoj državi i njihovi znanstveni uspjesi su najbolji dokaz da se treba fokusirati na ono pozitivno sto imamo i uvijek težiti prema boljem. Roditelji trebaju osjetiti i prepoznati koji su talenti i interesi njihove djece i onda te talente njegovati i usmjeravati, te omogućiti djeci da u tome napreduju. Djeca ne mogu biti izvrsni baš u svemu i ne treba ih forsirati. Roditeljska ljubav i potpora je najbolje i najviše sto možete dati svom djetetu. U svakom djetetu čuči budući vrhunski znanstvenik, muzičar, humanist, pedagog, sportaš itd.  

Srednjoškolcima i studentima u Hrvatskoj bih poručio da slijede svoje srce i snove i da budu ustrajni u svojim životnim ciljevima. Do vrhunskih rezultata se ne dolazi prečicom, treba biti uporan i marljiv i iskoristiti prilike koje se u životu pružaju, sve u svoje vrijeme - poručuje dr. Tkalčić.