Planet Voda
Ob svetovnem dnevu Zemlje – 22. april
Zakaj se Zemlja imenuje Zemlja? Ali je to samostojna beseda, ki se je skozi stoletja razvila neodvisno, da bi z njo poimenovali naš domači planet, ali pa smo poimenovanje povzeli po nekem drugem pojmu, ki nas na naš planet le spominja? V slovenščini uporabljamo enakozvočnico zemlja, ki pa jo pišemo z malo začetnico. Ta beseda označuje tla, predvsem tista, na katerih imamo njive in na njih predelujemo hrano, ali pa jo za označevanje uporabljamo takrat, kadar z njo opišemo prhko snov na površju. Gradbeniki na začetku gradnje objektov izvajajo zemeljska dela in kmetje orjejo zemljo, predno sejejo. Zato nas ne more čuditi, da ePravopis (povezava) zemljo opredeli kot »uporabno površino planeta Zemlja«.
Slika 1: Modra frnikula iz različnih zornih kotov. Sestavljeni posnetki NASE iz let 2001 in 2002. (Wikipedia)
Kaj je bilo v slovenskem jeziku prej – zemlja ali Zemlja? V slovenščini se zdi najsprejemljivejša razlaga, da se naš planet Zemlja imenuje tako zaradi tega, ker ljudje hodimo po zemlji, ker nas zemlja prehranjuje in nam daje kruh, ker zemljo neprestano kopljemo in nasipavamo. Zato, ker smo tako zelo odvisni od zemlje. Vendar, ali je prav, da smo jo poimenovali tako? Takšno poimenovanje je posledica »ozkega« pogleda naših prednamcev, ne le tistih, ki so živeli globoko v notranjosti kontinentov, temveč tudi onih, ki so živeli ob morjih. Morja in oceani so bili polni vode, tuji, sovražni in nevarni, trdna zemlja – kopno, pa jim je nudilo varnost in zatočišče. Vendar, če bi imeli danes priložnost, da ponovno poimenujemo naš planet, in to po tem, ko smo se nanj ozrli iz vesolja, ga verjetno ne bi več poimenovali tako. Zemlja je »Modra frnikula« v vesolju, ali pa »Bleda modra točka« v brezdanji vesoljski globini (povezava). Njena modrina, ki odseva daleč v vesoljski prostor, je znak, da je na njeni površini prevladujoča snov voda (slika 1). In če bi želeli biti pošteni do našega domačega planeta, bi ga morali poimenovati Voda. In mi se ne bi smeli imenovati Zemljani, temveč Vodani. Morda pa nas tako imenujejo kakšni vesoljci, ki bojda celo živijo med nami. Vsaj tako pravijo samooklicani terapevti, guruji in vizionarji, ki jim različni vplivneži pri tem držijo »štango«.
Katerikoli posnetek Zemljine oble iz vesolja si ogledamo, povsod bo na podobi prisotna voda, neizmerne površine vode v oceanih, pa tudi ponekod na kopnem, predvsem v ledu in tudi na jezerskih površinah. Oceani prekrivajo nekaj manj kot 71 % površine planeta. In kakšna je masa vode na Zemlji, kako je porazdeljena? Zdi se, da so odgovori na ta vprašanja samoumevni, in da znanost nanje že dolgo pozna odgovor, a presenetljivo temu ni tako. Do teh podatkov smo se dokopali relativno pozno, do prvih številk po drugi svetovni vojni, do zanesljivejših ocen pa šele v 70. letih prejšnjega stoletja. Védenje o količini vode na Zemlji je staro dobrih 50 let. O vodi v celoti ali le o vodi na površju? Odgovor je presenetljiv. Do kolikor toliko zanesljivih ocen o skupni količini vode na Zemlji smo se dokopali šele v zadnjih dveh desetletjih.
Slika 2: Shematski prerez skozi Zemljino notranjost. (risba: Mihael Brenčič)
Na Zemlji poznamo globalni vodni krog. Tega razdelimo na plitvi in na globoki vodni krog, oba kroga pa sta med seboj povezana. Že v zgodnjih šolskih letih smo se naučili, da voda v naravi kroži. Izhlapeva iz površja morij in oceanov in se nato v ozračju kondenzira. Iz kondenzirane vode nastanejo oblaki, iz katerih se nato voda obori. Na površje padejo različne vrste padavin, od dežja in snega, pa do bolj nenavadnih oblik, kot so toča, babje pšeno, sodra in še in še. Ta voda nato na površju Zemlje odteče bodisi kot površinska voda bodisi kot podzemna voda. In zopet teče proti morju, kjer je krog sklenjen. Vodni krog se ponavlja, ker s sonca prihaja energija, ki ga poganja. To, kar smo pravkar opisali, je plitvi vodni krog. Vendar je koncept plitvega vodnega kroga poenostavitev, ki je z nekaterih vidikov preveč preprosta. To se, ne tako redko, odraža tudi pri upravljanju voda. V realnem globalnem vodnem krogu gre za izmenjavo energije in mase, v katerem so procesi toka vode zelo raznoliki. Vodo lahko poganja energija sonca, poganja pa jo tudi notranja energija Zemlje, ali pa nekatere druge spremembe, kot so razlike v njeni kemijski sestavi, ali pa premiki Zemljine skorje. Do slednjih procesov prihaja predvsem v globokem vodnem krogu.
Slika 3: Glavne tektonske plošče na Zemlji. (Wikipedia)
Zemljino površje, njeno skorjo, tvorijo različno velike tektonske plošče, ki se neprestano premikajo (slika 3). Ponekod prihaja do njihove kolizije, zato se podrivajo in narivajo, na takih območjih nastajajo gorovja in pri tej koliziji veliko vode steče tudi v notranjost, v območje, ki ga imenujemo plašč. Na nekaterih drugih točkah se tektonske plošče med seboj oddaljujejo, razpirajo se. To so praviloma območja srednje oceanskih grebenov, na površju pa se odražajo v obliki velikih tektonskih jarkov. Na teh območjih na plano prihaja lava, ki s seboj na površje prinaša del vode, ki je ob podrivanjiu stekla v notranjost plašča. Vendar to niso edine točke, iz katerih voda iz globin ponovno prihaja na površje. Voda prihaja iz plašča na plano na območju ločnega vulkanizma, v Evropi so takšni vulkani Santorini, Vezuv in Etna, ali pa na območju vročih točk, kot je na primer Havajsko otočje. Vse to opredelimo kot globoki vodni krog. Plašč, v katerega se steka voda s pomočjo tektonskih procesov, ima izjemno velik volumen, saj sega od globine med 30 in 70 km, odvisno od lokacije na površju, pa vse do globine 2.900 km. Njegov volumen je mnogo mnogo večji, kot je volumen vode vseh oceanov na površju, zato se zastavlja vprašanje, ali ni tako velik tudi volumen vode v njem?
Koliko vode je na Zemlji? Koliko vode je v plitvem vodnem krogu in koliko je vode v globokem vodnem krogu? To so izredno velike številke, ki si jih ne znamo predstavljati, čeprav jih zna znanost zelo natančno zapisati. S temi številkami je podobno kot s slovenskim finančnim javnim dolgom. Ko nam politiki razlagajo, za koliko so se ponovno zadolžili, in pri tem operirajo z milijardami sem in tja, si tega ne znamo predstavljati, ko pa smo soočeni z dejstvom, da se je v lokalnem bifeju, kamor hodimo zjutraj na kavo, ta podražila za 50 centov, se razburjamo. Podobno je s parkiranjem, ko se parkirna ura v mestu podraži za 20 centov, smo pripravljeni prevoziti več kilometrov samo zato, da najdemo cenejše parkirišče, ali če se le da, zastonj parkirno površino, ko pa mestna oblast zgradi betonski kolos, ki bo ostal nedokončan še desetletja, pa se za to nihče ne zmeni. Podobno je z vodno bilanco v naših domovih. Če se 1 m3 pitne vode podraži za 10 centov, pride skorajda do revolucije, zato se takšnih nujnih podražitev vsi župani bojijo kot hudič križa. Gradnja dragih miljonskih infrastrukturnih objektov pa po drugi strani ne boli nikogar, ker to »ne gre iz naših žepov«. Pustimo politično paberkovanje in se vrnimo k vodi v globalnem, plitvem in globokem vodnem krogu.
Slika 4: Trk Zemlje in protoplaneta Teja pred 4,25 milijardami let. Kot posledica trka je nastala Luna in na Zemlji se je postopoma stabilizirala atmosfera. Od takrat dalje se količina vode na Zemlji ne spreminja.
(vir slike: Wikipedia)
Skupna masa vode na Zemlji je 10,5×1021 kg, v globokem vodnem krogu se nahaja 9,1×1021 kg vode in v plitvem vodnem krogu 1,4×1021 kg vode. Če bi hoteli to opisati z besedami, bi ugotovili, da je na celotni Zemlji 10,5 sekstilionov kilogramov vode, številka, ki si je ni mogoče predstavljati. Za primerjavo, celotna masa Zemlje znaša 6,0×1024 kg, kar pomeni, da celotna masa vode predstavlja nekaj manj kot 0,2% celotne Zemljine mase. Malo, če pomislimo, kako pomembna je vloga vode na našem planetu. Hitra primerjava pokaže, da se v globokem vodnem krogu, to je v Zemljinem plašču, nahaja 6,5x več vode kot na njenem površju. Še nekoliko bolj poenostavljeno, v plašču pod površjem Zemljine skorje se nahaja za 6,5 oceanov vode. Vendar pa si te vode ne smemo predstavljati podobno kot tekočo vodo, ki jo najdemo v plitvih vodonosnikih, iz katerih se v Sloveniji oskrbujemo s pitno vodo. Ta globoka voda se nahaja predvsem v obliki kemijsko vezane vode, bodisi kot del rešetke kristalov ali kot samostojnih molekul vode, prav tako znotraj mineralov.
Slika 5: Položaj Zemlje v vesolju glede na položaj trojne točke v faznem diagramu vode. (risba: Mihael Brenčič)
Sodobni mediji, pa tudi mednarodne organizacije, nas znova in znova seznanjajo s tem, da se sodobno človeštvo sooča z vodno krizo, in pretijo, da bomo na Zemlji, če bo šlo tako še naprej, ostali brez vode. Takšna opozorila so znanstveno napačna in nenatančna. Količina vode na Zemlji ostaja vse od njenega trka s protoplanetom Teja pred 4,25 miljardami let (slika 4), ko je nastala naša Luna, nespremenjena. Prav tako bo količina vode na Zemlji, s človekom ali brez njega, ostala enaka še naslednjih nekaj milijard let, razen v primeru, da ne bomo Zemlje, v preveliki vnemi vojskujočih se strani, razstrelili. Če bomo nadaljevali z dosedanjim početjem, bo zmanjkalo neonesnažene vode, povsod, v vseh vodnih telesih, bodo prisotne številne kemikalije in takšna voda ne bo primerna za pitje in za življenje.
Planet Voda je takšen zaradi tega, ker se v vesolju, v našem osončju, nahaja na ravno pravi orbiti kroženja okoli Sonca. Takšna orbita ustvarja fizikalno kemijske pogoje na površju Zemlje, ki v faznem diagramu vode ustrezajo trojni točki (slika 5), to je takšnim pogojem, kjer je lahko voda prisotna v vseh treh agregatnih stanjih hkrati; v tekočem, plinastem in trdnem stanju. Kombinacija vseh teh treh agregatnih stanj omogoča življenje na Zemlji. Življenje pa je odvisno tudi od globokega vodnega kroga, ki je tesno povezan z dinamiko Zemljinega magnetnega polja. To nas brani pred sevanjem iz vesolja.
Vodni krog na Zemlji je izjema in izjemen v osončju, prav gotovo je med redkimi tudi v vesolju. Naj ostane takšen še naprej!
Prof. dr. Mihael Brenčič
