Bojan Ambrožič ... iz raziskav metamorfnih procesov v meteoritih Jesenice in Jezersko
23. septembra 2015 sem na Naravoslovnotehniški fakulteti Univerze v Ljubljani zagovarjal svoje magistrsko nalogo z naslovom Metamorfni procesi v meteoritih Jesenice in Jezersko. S tem sem si pridobil strokovni naziv magister inženir geologije.
Po diplomi iz meteorita Jesenice, sem si za temo magistrske naloge spet izbral področje znanosti o meteoritih. Sliši se preprosto. Pa je bilo to eden težjih delov same naloge: postaviti si dosegljiv in doslej še ne raziskan znanstveni cilj. O temi naloge sem začel razmišljati že zelo kmalu po diplomi, v začetku leta 2014. Zelo dolgo nisem našel pravega cilja, ki bi ustrezal mojemu področju raziskav in pa raziskovalni opremi, ki jo imam na voljo. V tem času sem opravil kar veliko ur znanstveno-raziskovalnega dela na meteoritih. Vendar le te raziskave niso obrodile pravih sadov, ker niso imele pravilno postavljenega cilja.
Potem pa sem v septembru 2014 odpotoval na študijsko izmenjavo v Turčijo. O tej izkušnji sem že pisal. A, vseeno lahko povzamem, da sem tam imel zelo veliko prostega časa, ki ga iz objektivnih razlogov nisem moral izkoristiti za običajne izlete v naravo in hribe, ker je bilo bivanje v kampusu, podobno bivanju v velikem zaporu. Zato sem izkoristil čas tako da sem dneve in noči intenzivno bral znanstvene članke o meteoritih. Prebral sem jih več kot sto. Potem pa sem po naključju končno naletel na članek o neki udarni žili v meteoritu. Takrat pa je nastopil trenutek: “Hevreka!” Točno isto stvar, ki sem jo videl opisano v članku, sem sam prejšnji dan opazoval v meteoritu Jezersko z močnim vrstičnim elektronskim mikroskopom, pa takrat še nisem vedel kaj je. Podrobnejši literaturni pregled, mi je razkril, da je bilo na tem področju na svetovnem merilu narejeno zelo malo raziskav. Torej končno sem našel točno to kar sem iskal.
Od takrat dalje je potem trajalo še skorajda leto dni da sem magistrial. V tem času sem v treh različnih državah in na štirih inštitutih opravil na tisoče ur raziskovalnega dela. Seveda mi je bilo samo delo v veliko veselje. Kar nekajkrat se mi je vmes zataknilo in sem zavil z raziskavami v slepo vejo. Vendar v taki raziskovalni ekipi, ki jo imam, to ni bilo težava. Sploh zato, ker sem imel izjemno podporo s strani mojega mentorja izr. prof. dr. Saša Šturma in mentorice doc dr. Mirijam Vrabec. Zraven pa gre zahvala še moji nekdanji mentorici prof. dr. Bredi Mirtič.
Podpora je bila zelo pomembna, saj sem pri raziskavah uporabljal zelo drago, najsodobnejšo znanstveno-raziskovalno opremo. Kot zanimivost sem uporabljal skupno kar devet različnih elektronskih mikroskopov. Med drugim tudi presevni elektronski mikroskop JEOL ARM 200F, na Kemijskem Inštitutu, ki trenutno sodi med najboljše elektronske mikroskope na svetu. Z njegovo pomočjo smo vzorce meteoritov lahko rutinsko preiskovali na atomskem nivoju. V preiskavah smo uporalbjali naslednej tehnike: vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM), presevno elektronsko mikroskopijo (TEM), energijsko disperzijsko spektroskopijo rentgenskih žarkov (EDS), valovno disperzijsko spektroskopijo rentgenskih žarkov (WDS), tehniko uklona povratno sipanih elektronov (EBSD), tehniko fokusiranega ionskega curka (FIB) in rentgensko praškovno difrakcijo (XRD). Tehnika FIB je bila v okviru teh raziskav celo prvič uporabljena za namene geoloških raziskav.
Cilj moje magistrske naloge je bilo razložiti genezo dveh slovenskih meteoritov: Jesenice in Jezersko. Za raziskave smo se odločili, ker je Zemlja diferenciran planet, ki so ga v zadnjih 4.6 milijardah let popolnoma spremenili geološki procesi. Meteoriti so na drugi strani kamni – ostanki iz časa nastajanja našega osončja. Zato nam meteoriti lahko veliko povedo o začetkih nastajanja našega osončja. Vendar se izkaže da se tudi meteoriti niso povsem izognili metamorfnim procesom. Zato smo študirali termično in udarno metamorfozo v obeh meteoritih, kar nam je bil ključ do cilja naših raziskav -> razložiti genezo obeh meteoritov. Za meteorita Jesenice in Jezersko smo se odločili po eni strani zato, ker sta naša meteorita in so nam bili vzorci na voljo, po drugi strani pa zato, ker sodita v daleč najštevilčnejšo skupino meteoritov – navadne hondrite. To pa pomeni da predstavljata najbolj povprečno sliko asteroidov v našem osončju.
Rezultate moje magistrske lahko krajše in poljudno povzamemo takole. Naše osončje je nastalo iz emisijske meglice pred 4.6 milijardami let. Le nekaj let po nastanku osončja, so nastale prve hondrule ,ki jih lahko opazujem opazujemo v obeh meteoritih. Njihova struktura nakazuje, da je njihovo rojstvo povezano z eksplozijo bližnje supernove. Hondrule so se tekom milijonov let združila v večje asteroide – s premerom nekaj 100 km. Ta telesa so vsebovala tudi radioaktivne elemente kot sta uran in torij. Pri radioaktivnem razpadu pa se ne sprošča samo “sevanje”, ampak tudi precejšna količina toplote. Naše raziskave so pokazale da je bil meteorit Jesenice segret na temperaturo 716–942 °C, meteorit Jezersko pa na temperaturo 748–862 °C.
Enak proces še vedno poteka v središču Zemlje, zaradi česar je Zemljino jedro segreto na 5400 °C, kar je skoraj tako vroče kot površje Sonce! Če ne bi bilo tega radioaktivnega razpada, bi se Zemljino jedro že zdavnaj ohladilo. Na prvi pogled se to ne zdi pomembno. Vendar “vroče” jedro poganja vse geološke procese, ki jih poznamo – npr. tektoniko plošč, ki posledično povzroča potrese in nastanek vulkanov. Na prvi pogled to kaže na same naravne katastrofe in bi bilo morda bolje, da bi se Zemljino jedro ohladilo. Vendar je resnica ravno obratna – te spremembe površja omogočajo neverjetno geološko raznovrstno Zemljinega površja, ki je kot nalašč za razvoj življenja. Nekateri znanstveniki so prepričani, da ne bi bilo življenja na Zemlji, če ne bi bilo tektonike plošč.
Naslednja stvar, ki smo jo spoznali s preučevanjem meteoritov je ta, da je njihova sestava enaka, kot je bil začetni material v osončju. Povedano drugače: če bi vso Zemljo stopili, bi imela enako povprečno sestavo kot meteoriti. Vendar zaradi fizikalnih sil je tekom milijard let Zemlja dobila lupinasto zgradbo. Preprosto povedano: težki elementi kot sta železo in nikelj so potonili v jedro, lahki, kot je kisik, pa so pobegnili v atmosfero. Kar je po gostoti, nekje vmes pa lahko srečamo na vsakem našem koraku – v obliki kamnin. Zato niso meteoriti odlično orodje samo za razumevanje našega osončja, ampak tudi Zemlje, kot planeta.
Zadnja stvar s katero smo se ukvarjala je bila t.i. udarna metamorfoza. Vsi meteoriti so bili nekoč del asteroidov, ki krožijo okrog Sonca s hitrostmi od 3000 do 100000 km/h. In kadar trčijo pri teh neverjetnih hitrostih, se sprosti energija stotin, tisočev, milijonov atomskih bomb. In v resnici je ta znanost nastala ravno iz opazovanja kamnin v kraterjih, ki so jih naredili podzemne eksplozije atomskih bomb. Tako smo ugotovili, da je bil meteorit Jesenice izpostavljen tlaku 25000–150000 barov in istočasnem povečanju temperature na 1500–2150 °C, meteorit Jezersko pa tlaku nižjemu 25000 barov in temperaturi 1120–1700 °C. Seveda je zgodba veliko bolj zapletena. Če jo želite razumeti, oz. želite vedeti kako sem prišel do teh rezultatov, si preberite moje magistrsko delo. Prav gotovo pa bom v kratkem gostil več predavanj oz. seminarjev na to temo.
Rezultate v magistrski nalogi sem predstavil na petih mednarodnih konferencah doma in v tujini. Objavljen je bil že en znanstveni članek, v pripravi pa sta še dva. Z raziskavami meteoritov še zdaleč nisem zaključil. Pravzaprav upam da je to šele začetek. Tekom raziskav se mi je odprlo več zanimivih vprašanj, ki jih skupaj s sodelavci, že intenzivno rešujem. Pred kratkim sem vpisal tudi na doktorski študij nanoznanosti in nanotehnologije na Mednarodni podiplomski šoli Jožefa Štefana. Od januarja letos, pa sem zaposlen na Institutu “Jožef Stefan”.
Sam menim da sami rezultati raziskav niso tako zelo pomembni, kot je pomembno neprecenljivo znanje, ki sem ga pridobil. To znanje prenašam na številna druga, bolj aplikativna področja. In bolj v tej smeri, bodo potekale tudi raziskave v okviru mojega doktorskega študija. Več o tej zelo zanimivi temi pa kdaj drugič. Zato se še enkrat iz srca zahvaljujem vsem, ki so mi omogočili, da imam tako enkratno priložnost za dostop do vsega tega znanja.
Lep pozdrav,
Bojan Ambrožič