Masa Ziemi rośnie czy maleje?

Dzisiaj zajmiemy się fundamentalnym pytaniem dotyczącym naszej matczynej planety. Konkretniej, spróbujmy sprawdzić czy przypadkiem nam jej nie ubywa, czy wręcz przeciwnie. 

Krótko: My tu gadu gadu, a materia nam ucieka…

Nie ulega wątpliwości, że wokół nas zachodzą zarówno procesy sprowadzające na Ziemię dodatkową materię, jak również takie, które powodują jej ucieczkę w przestrzeń kosmiczną. A zatem, wstępne oszacowanie wielkości z jakimi mamy do czynienia w obu przypadkach, pozwoli nam na stwierdzenie czy ostatecznie wychodzimy na plus, czy jednak ziemska materia gdzieś wycieka.

Co mogłoby sprawić, że masa Ziemi wzrośnie? Pierwszym i jak najbardziej poprawnym skojarzeniem będą w tym przypadku wpadające w atmosferę kosmiczne kamyki. Przykładowo meteoryt, który wpadł z wizytą 66 milionów lat temu i prawdopodobnie wybił 3/4 ówczesnych gatunków, posiadał masę nie mniejszą niż 34 miliardy ton. Żeby być bardziej obrazowym, to kupa gruzu ważąca tyle, co 650 tysięcy transatlantyków typu Titanic. Oczywiście, nie jest to wielkość imponująca w odniesieniu do całej planety. Jako, że Matka Ziemia w tonach wynosi około 6 tryliardów, powinniśmy myśleć o takiej katastrofie, co najwyżej w kategorii łyknięcia tic-taca. 

Masa Ziemi

Na dodatek, tego typu gości – na nasze szczęście – nie miewamy częściej niż raz na kilka milionów lat. Nie pomyśl jednak, że w związku z tym, kwestię kosmicznego gruzu powinniśmy całkiem zbagatelizować. Choć dużych kamieni nie spada z nieba zbyt wiele, to licząc wszystkie meteoryty, meteory, mikrometeory, perseidy i inne okruchy nieustannie (!) nas bombardujące, otrzymamy od 10 do kilkudziesięciu tysięcy ton materiału skalnego, wpadającej każdego roku w ziemską atmosferę; z czego większość stanowi najdrobniejszy pył kosmiczny. Uczulam tu, że buszując po sieci można znaleźć bardzo rozbieżne liczby, ale koniec końców proporcje pozostają dość podobne.

No dobrze, a co z ubywaniem ziemskiej masy? Od lat 50., kiedy rozpoczęła się era kosmiczna, wysłaliśmy na orbitę oraz w czeluści Układu Słonecznego, całkiem sporo sprzętu. Nie wydaje się jednak, aby było to szczególnie istotne w tym kontekście. Mimo wszystko, najmasywniejsze struktury – zwłaszcza stacje orbitalne – po czasie są sprowadzone z powrotem na powierzchnię ziemską. Same kosmiczne śmieci pozostawione przez człowieka na orbicie, to raptem 5-6 tys. ton. Zresztą wiele z nich i tak ma szansę w końcu wpaść w atmosferę, wracając do macierzy. Z kolei różnorakie sondy stanowią w tej perspektywie niezauważalną kropelkę, którą z czystym sumieniem możemy pominąć.

Co bardziej sprytni czytelnicy mogą podejrzewać, że ubytki są związane z wypromieniowywaniem przez naszą planetę energii. W końcu w niklowo-żelaznym jądrze Ziemi panuje nielicha temperatura 6 tys. stopni. Nie jest to jednak aż tak wydajny proces – w odróżnieniu od tego co dzieje się we wnętrzach gwiazd – aby warto było zaprzątać sobie nim głowę. Podtrzymywanie piekła pod naszymi stopami, kosztuje Ziemię zaledwie około 16 ton paliwa rocznie. 

Masa naszej planety się zmienia

Okazuje się, iż najbardziej ulotnym elementem naszej Błękitnej Kropki, pozostaje jej atmosfera. Jeśli wierzyć wyliczeniom Chrisa Smitha i Dave’a Ansela z Cambridge, każdego roku ucieka nam około 100 tysięcy ton powietrza! Będąc bardziej precyzyjnym, co sekundę wycieka trzy kilogramy wodoru i 50 gramów helu. Dlaczego akurat tych pierwiastków znika najwięcej? Oczywiście dlatego, że są one najlżejsze, więc najchętniej wędrują do górnych warstw atmosfery i najłatwiej mogą osiągnąć energię konieczną do urwania się z grawitacyjnej smyczy. Jednocześnie, jest to wyjaśnienie zagwozdki, dlaczego wodór i hel – zdecydowanie najpowszechniejsze składniki wszechświata – są towarem deficytowym na Ziemi. Po prostu, gazy te z racji swoich właściwości, bez przerwy nam umykają.

Biorąc w rachubę dwa powyższe procesy, w zwykły rok (tj. taki, w który nie spada nam na głowy olbrzymi meteoryt), nasza planeta niemal zawsze chudnie. Jednak mowa o liczbach tak niewielkich, że dopiero w geologicznej skali miliardów lat zyskałyby na znaczeniu. Tyle tylko, że w tak długim okresie zdarzają się inne, nagłe i nieprzewidywalne procesy, które tego typu szacunki i tak uczyniłyby bezużytecznymi.

Dlaczego kwark i antykwark nie anihilują? Jak mała może być bomba atomowa? Jaką siłę miała eksplozja w Bejrucie?