Uhlíkový cyklus planety Země (1)
Začněme od Adama - Adamem byl Velký třesk
Naše těla se skládají z organických sloučenin a vody. To dělá z uhlíku nepostradatelný prvek, který je základním předpokladem pro vznik života na Zemi. Nebýt uhlíku, nebyli bychom tu ani my. Naštěstí je uhlíku ve vesmíru opravdu dost - patří k poměrně lehkým prvkům, které se nevyhnutelně tvoří v hodně hmotných hvězdách.
Výskyt uhlíku ve vesmíru je tedy logickým důsledkem života hvězd. Spolu s ostatními podobně vznikajícími prvky pak tvoří oblaka prachu, který se mísí s původním plynem (vodíkem a malým množstvím helia), vzniklým už na počátku vesmíru krátce po Velkém třesku.
Takto vzniklá oblaka hmoty se postupem času zahušťují a vytváří nové hvězdy.
Gravitace kolem nich formuje planetární soustavy. Původ uhlíku na malých kamenných planetách se dá tedy vysvětlit podobně logicky jako jeho výskyt ve vesmíru. Tím ale veškerá jednoduchost a s ní spojená krása … končí.
Zatímco byla původní hmota ve vesmíru rozptýlena a mohla tak existovat poměrně nerušeně, u kondenzované hmoty planet se do věci k fyzice vkládá ještě chemie. Konkrétně jsou to vlivy gravitace, vysoké tlaky a teploty uvnitř velkých těles a chemické reakce, které probíhají vesměs o to rychleji, čím vyšší teplotu látky mají.
Výsledkem je pak to, co pozorujeme na naší vlastní planetě: složitá komplexní struktura. S hloubkou se mění složení materiálu hotové planety.
Není divu, že stav, ve kterém se nyní nachází Země, fascinuje velké množství lidí - a to nejen profesionální geology. Vždyť procesy, které probíhají na naší planetě, mohou kdykoliv probíhat i na cizích planetách. A stejně jako u nás - mohou vést ke vzniku života.
Z mnoha důvodů je taková myšlenka fascinující.
Připomeňme si základní pojmy
Vrchní graf znázorňuje profil naší planety. Je dostatečně velká a těžká, takže se u ní jedna ze základních vesmírných sil (gravitace) postarala o to, aby se materiál postupem doby rozdělil do několika základních vrstev.
Nejtěžší z těch nejhojnějších chemických prvků, ze kterých se planeta skládá, se nacházejí v jádře - jsou to kovy železo a nikl. Vrchní část jádra je tekutá a vnitřní pevná. Vědou, která tu kraluje, je fyzika. Vzniká tu magnetické pole Země. Jeho chemická struktura je spíše nudná.
Věnujme se tedy oblasti, ve které dochází k té správné a nefalšované chemické párty.
Pro koloběh uhlíku jsou důležité hnědě vybarvené části - oceánská a kontinentální kůra - tedy samotný povrch Země. Pod nimi leží tzv. pevná a nejsvrchnější část pláště.
Obě tyto komponenty vytvářejí litosféru. Pokud tedy bude později řeč o litosféře, budou míněny obě tyto oblasti.
Ještě hlouběji leží astenosféra, která dělí litosféru od pláště planety.
Litosféra, astenosféra a plášť - jsou části ty naší planety, které jsou tvořené různorodým materiálem, obsahujícím hodně křemíku. Zjednodušeně se jim dá říkat - horniny. Právě tady dostává největší prostor věda, které říkáme chemie.
Uhlík na naší planetě
Celkový koloběh uhlíku je pestrý. Pokud do něj chceme zasahovat nebo s ním rovnou bojovat, měli bychom nejdříve vyzkoumat, o jaké procesy se jedná.
Z logiky věci vyplývá, že se koloběh uhlíku nedá zjednodušit do primitivního “přestaňme vyrábět CO2 a všechno bude v pořádku”. A to nejen proto, že lidstvo samozřejmě žádný uhlík nevyrábí, jen používá jeho malou část ke svému prospěchu.
Uhlík je uložen v atmosféře, biosféře, hydrosféře a litosféře, říká poučka. Atmosférický uhlík je zastoupen jistě všem dobře známým a poslední dobou tolik probíraným oxidem uhličitým - CO2. Jedná se o jednoduchou sloučeninu s jednoduchými vlastnostmi. V ještě menším množství se v atmosféře vyskytuje také jeho bratr, oxid uhelnatý - CO.
Největší zábavu si užije uhlík v biosféře. V organických sloučeninách se váže na vodík a kyslík, dusík a několik dalších prvků. Řetězí se v dlouhých molekulách, tvoří cyklické sloučeniny, pravotočivé a levotočivé systémy a komplikované molekuly nejrůznějších velikostí.
Zajímavý je výskyt uhlíku v hydrosféře. Plyn CO2 se totiž může rozpouštět ve vodě. Podobně jako u ostatních plynů, se koncentrace rozpuštěného CO2 řídí teplotou.
Ovšem největší množství uhlíku se paradoxně nenachází v živých organismech ani v tolik probíraném atmosférickém CO2. Nejvíc uhlíku se nachází pod našima nohama - v litosféře planety. Připomeňme si, že litosféra je souhrnný název pro zemskou kůru a pevnou nejsvrchnější část pláště.
Celkové množství uhlíku na naší planetě je z principu věci konstantní – celkem ho tu je kolem 75 milionů gigatun. Mezi jednotlivými oblastmi výskytu (atmosféra, biosféra, oceány a litosféra) neustále koluje - jevu se říká uhlíkový cyklus.
Fungují tu krátkodobé procesy a dlouhodobé procesy. Mezi krátkodobé patří příjem CO2 rostlinami při fotosyntéze. Ty produkují kyslík, který zvířata ale i rostliny samotné používají k dýchání. Do koloběhu se při vydechování vrací CO2.
Existují ale i dlouhodobé geochemické procesy a ty mají doslova geologický význam. Rozhodně nejsou zanedbatelné, i když na první pohled nejsou vidět. Jedná se o procesy, které probíhají v litosféře, pevné horninové skořápce země. Ta obsahuje více než 99 procent pozemského uhlíku. Nachází se tu ve formě uhličitanů, ale také v organické formě, například jako uhlí a ropa.
Uhlíkový cyklus sahá dokonce i do větší hloubky, než jakou dříve předpokládali vědci. Naznačuje to analýza různých izotopů u diamantů. S její pomocí se dá zpětně sledovat, jak se nejprve materiál do zemské kůry ponořil, byl pak později transportován do značné hloubky a později se vracel zpět na povrch planety. Ale o tom až příště...
Příště: Uhlíkový cyklus - svědectví diamantů.
https://www.researchgate.net/publication/51645928_Deep_Mantle_Cycling_of_Oceanic_Crust_Evidence_from_Diamonds_and_Their_Mineral_Inclusions, Deep Mantle Cycling of Oceanic Crust: Evidence from Diamonds and Their Mineral Inclusions, M. J. WALTER S. C. KOHND. ARAUJOG. P. BULANOVAC. B. SMITHE. GAILLOUJ. WANGA. STEELEAND S. B. SHIREY Authors Info & Affiliations, SCIENCE, Vol 334, Issue 6052, pp. 54-57
Dana Tenzler
Proč nevidíme cizí civilizace - vysvětlení geologa (2)
Ze svých zkušeností s vývojem života na Zemi odhadujeme možnosti vývoje na cizích planetách. Jednotlivé specifikace planet z pohledu geologa. Kde se může život vyvíjet nejrychleji? (délka blogu 4 min.)
Dana Tenzler
Proč nevidíme cizí civilizace - vysvětlení geologa (1)
Když chceme posuzovat možnosti vývoje života na cizích planetách, můžeme se spolehnout jen na své zkušenosti ze Země. Jaké typy planet jsou nejvhodnější a na jakých planetách se může život vyvíjet jen pomalu? (délka blogu 4 min.)
Dana Tenzler
Jsou poškrábané teflonové pánve nebezpečné?
Mají se pánve, které mají teflonový povrch, vyhodit poté, co se poškrábaly? A proč se vlastně teflonový povrch tak lehce poškodí? (délka blogu 3 min.)
Dana Tenzler
Bludná planeta - první kandidát na osamělou planetu podobnou Zemi
Astronomové se věnují nejen exoplanetám v cizích planetárních systémech, ale také planetám, které jsou při své pouti vesmírem osamělé. Jak se dá nalézt temná bludná planeta? (délka blogu 4 min.)
Dana Tenzler
Alkohol v jídle - kolik se ho vypaří během vaření?
Odpařuje se alkohol, který se přidává do jídla, během vaření natolik, aby byl výsledný pokrm vhodný pro děti? O alkoholu v potravinách. (délka blogu 4 min.)
Další články autora |
Stovky amerických obrněnců se v řádu dnů nepozorovaně přemístily do Česka
Několik set vozidel americké armády včetně obrněnců Bradley nebo transportérů M113 se objevilo ve...
Nahá umělkyně za zvuků techna házela před dětmi hlínou. Už to řeší policie
Policie prošetřuje vystoupení, ke kterému došlo na Akademii výtvarných umění (AVU). Umělkyně a...
Podvod století za 2,4 miliardy. Ortinskému hrozí osm let a peněžitý trest 25 milionů
Luxusní auta, zlaté cihly, diamanty a drahé nemovitosti. To vše si kupoval osmadvacetiletý Jakub...
Auto vyjelo z vozovky a srazilo tři lidi. Žena zemřela, dvě vnučky jsou zraněné
Osobní auto srazilo dnes odpoledne v Čáslavicích na Třebíčsku ženu a dvě děti. Žena srážku...
Zemřel bývalý místopředseda ODS Miroslav Macek. Bylo mu 79 let
Ve věku 79 let zemřel bývalý místopředseda ODS a federální vlády Miroslav Macek, bylo mu 79 let. O...
Zdanění bezdětných, výpovědi bez důvodu. Fiala chce širokou shodu a klid
Z programových návrhů, se kterými přicházejí strany vládní koalice rok před volbami, mají podle...
Rusko do konce srpna zakázalo vývoz cukru, chce zajistit stabilitu na trhu
Rusko přechodně zakázalo vývoz cukru ze země. S odkazem na vládní nařízení o tom píší ruské tiskové...
Španělské ministerstvo se rozhodlo zrušit cenu býčích zápasů. Vyvolalo kritiku
Španělské ministerstvo kultury se rozhodlo zrušit národní cenu býčích zápasů. Informoval o tom...
Do konce roku by se mohlo konat další jednání české a ukrajinské vlády, řekl Fiala
Do konce letošního roku by se podle premiéra Petra Fialy mohlo konat další společné jednání české a...
- Počet článků 972
- Celková karma 19,86
- Průměrná čtenost 1325x