Kam žmonijai reikalingi geomokslai?

Kai kuriais atvejais aiškiausios naudingų iškasenų radimvietės Žemėje jau išeikvotos. Naujų ieškoti vis sunkiau, ir daugelis šalių sukūrė geologijos tarnybas, turinčias žemėlapyje sužymėti turimus mineralinius ir energetinius išteklius ir įvertinti jų atsargas. Daug iškasenų turinčiose šalyse — JAV, Rusijoje, Kanadoje, Australijoje ir kai kuriose kitose — tokiose organizacijose yra tyrimų padaliniai, kuriose dėmesys daugiausiai nukreiptas irgi į išteklius. Tačiau XXI amžiuje žvalgybos skatinimas ir pagalba kalnakasybos pramonei — lazda su dviem galais. Iš vienos pusės, mums reikia retųjų elementų gaminti daugybę dalykų — nuo aviacinių variklių iki elektros lempučių. Iš kitos pusės, pelno siekianti kalnakasybos pramonė neabejotinai žaloja aplinką. Nekontroliuojant, tokios problemos gali sunkėti, nes naudingosios iškasenos bet kokiu atveju yra ribotas išteklius.

Ar ši dilema išsprendžiama? Ar įmanoma stabili ateitis, kai visuomenės poreikiai patenkinami be nepataisomos žalos Žemei ir jos gyventojams? Sprendimo kol kas nėra, tačiau tam tikri viltingi požymiai ryškėja.

Vienas iš jų: nors vartojimas sparčiai auga, pasaulinės daugelio naudingųjų iškasenų „atsargos“ per pastaruosius penkis dešimtmečius smarkiai išaugo. Kaip tai gali būti? Jos padidėjo, nes geologinė žvalgybos pažanga užtikrina efektyvesnę radimviečių paiešką, ir dėl to, kad dabar žinome, kur geriau ieškoti. Formaliuose atsargų vertinimuose taip pat neatsižvelgiama į tai, kad pažangesne technika galima ekonomiškiau išgauti mineralus iš uolienų, kurios anksčiau buvo pernelyg skurdžios eksploatuoti. Savo vaidmenį atliko kompiuterinis modeliavimas ir vizualizacija.

Tačiau kažkuriuo momentu naujų vertingų mineralų radimviečių neliks. Ar tokiu atveju galima išlaikyti atsargas ilgą laiką? Viena iš strategijų — pakeisti retą elementą labiau paplitusiu. Geras pavyzdys — aliuminio naudojimas vietoje vario perduodant energiją. Tačiau daugelio retų metalų atveju, jų atsargų palaikymui svarbiausias bus perdirbimas ir pakartotinis panaudojimas. Plieno laužas, variniai laidai ir aliumininės skardinės perdirbamos jau seniai, nes jie gan gryni ir lengvai perdirbami. Tačiau metalų išgavimas iš sudėtingesnių medžiagų (pavyzdžiui, elektronikos) dar nėra plačiai išvystytas. Beje, didėjant konkurencijai dėl išteklių, situacija keisis. Prieš kelis metus JAV Geologijos tarnyba tyrinėjo galimybę išgauti metalus iš senų mobiliųjų telefonų. Juose yra aukso, sidabro, platinos ir kitų brangiųjų metalų; jie gali tapti savotiška ateities „rūda“.

Savaime suprantama, perdirbant niekada nepavyksta išgauti 100％naudingų medžiagų, todėl gali būti, kad kai kurios neatsinaujinančios atsargos taps itin deficitinėmis. Tačiau šią atpildo dieną galbūt pavyks nukelti toli ateitin. Netgi piktnaudžiavusios gavybos kompanijos supranta, kad žalos aplinkai minimizavimas atitinka jų interesus.

Dar viena su geomokslais susijusi ir žmonių dėmesio susilaukianti problema — prieiga prie švaraus vandens. Kai kurie mokslininkai, anksčiau užsiėmę naudingųjų iškasenų ir energijos atsargomis, dėmesį nukreipė į šį, kartais vadinamą „naujuoju auksu“, vertingą išteklių. Sausringuose regionuose vandens prieinamumas jau seniai problema, o kai kur netgi tampa grėsme nacionaliniam saugumui.

Beveik visas pasaulio vanduo yra okeanuose, tačiau daugumai žmonių svarbus būtent gėlas vanduo. Jis atsiranda iš vandenynų: kasmet iš jų paviršiaus išgaruoja maždaug 400 000㎦ vandens, ir jis visas kur nors iškrenta kaip gėlo vandens krituliai.

Dabartiniu geologinės istorijos momentu didžioji dalis (maždaug du trečdaliai) Žemės gėlo vandens yra ledo pavidalu ledynuose, o beveik visas ledas yra Antarktidoje. Tačiau jeigu dabar ledynuose yra tik du trečdaliai gėlo vandens, tai kur dar trečdalis? Maždaug 99% likučio yra po žeme. Požeminiai vandenys — labai vertingas resursas, nes jie įprastai būna labai švarūs, o taip pat neretai netgi ir regionuose, kur žemės paviršius sausas. Tai atsinaujinantis resursas, tačiau stabilus tik jei vandens išgaunama ne daugiau, nei patenka į tą sistemą.

Svarbiausias požeminiais vandenimis užsiimančių mokslininkų užduotis, — tiksliai išmatuoti telkinio pasipildymo greitį, kad būtų žinoma, kokiu tempu galima vandenį iš jo imti. Tai visai nepaprasta užduotis, nes gali paaiškėti, kad kokį nors vandeningą sluoksnį maitina labai didelis, įvarius reljefus apimantis ir nevienodus kritulių kiekius sulaikantis plotas. Paprasčiausiai vandens pritekėjimo ir paėmimo balanso vertinimo lygį galima gauti, sekant jo lygį gręžiniuose; tačiau dabar naudojami kiekybiniai vertinimo būdai, pasitelkiant kompiuterinius visos vandeningo horizonto sistemos modelius, o taip pat perteklinio paviršiaus vandens išsaugojimo gamtiniuose vandeninguose sluoksniuose strategijas — apribojant jų išgaravimą ar nutekėjimą.

Tačiau keičiantis klimatui, šias strategijas gali tekti peržiūrėti. Žemei šylant, spartėja garavimas, kas, savo ruožtu didina kritulių kiekį. Iš esmės, visas ciklas paspartėja, ir per atmosferą pereina daugiau vandens. Dėl to veikiausiai padažnės ir audros, ir sausros, o taip pat sunkiai numatomu būdu kis kritulių išsidėstymas visame pasaulyje.

Globalus atšilimas pakeis ir vandens apytaką — gal ne taip smarkiai, tačiau žmonijai tai ne menkiau svarbu. Daugelyje pasaulio dalių pagrindiniu gėlo vandens šaltiniu, nesvarbu, gruntinių ar paviršinių, yra ledynai. Ypač svarbūs Himalajų ir Andų ledynai: jie vandeniu aprūpina šimtus milijonų žmonių. Tačiau šių vandens saugyklų apimtys sparčiai menksta, ir daugelis jų dėl klimato šilimo galiausiai visai išnyks.

Trumpuoju laikotarpiu spartus ledynų tirpsmas gėlu vandeniu papildo požeminius vandeningus sluoksnius ir paviršines tėkmes, kas sukuria klaidingą ilgalaikio jų potencialo jausmą — ne tik vandens gavybos, bet ir hidroelektrinių statybos. Tačiau tolimesnėje perspektyvoje ledynų išnykimo pasekmės bus rimtos. Ant plauko kabo didelės dalies Indijos, Pakistano, Kinijos ir Pietryčių Azijos gyventojų aprūpinimas vandeniu. Mokslininkams kyla skubi užduotis — surinkti informaciją apie vandens apytaką įvairiuose regionuose ir jo kitimą šylant klimatui. To reikia, norint augančiai pasaulio populiacijai užtikrinti patikimą prieigą prie vandens.

Kadangi aš tyrinėju Žemę, manęs dažnai klausia, ar aš „tikiu“ globaliu atšilimu, ir ar iš tiesų žmogaus veikla keičia planetos klimatą. Kartais iš to kyla aršūs ginčai. Skepsis — normalu: kai žmonės abejoja kokiomis nors prielaidomis, abi diskusijos pusės ko nors mokosi. Tačiau yra ir tokių, kurie iškraipo faktus ar atsisako pripažinti gerai dokumentuotų stebėjimų tikrumą.

Kalbant apie žmogaus įtaką klimatui, yra keli neginčytini faktai. Visų pirma, anglies dvideginis atmosferoje sulaiko šilumą, kuri kitu atveju būtų išspinduliuota į kosmosą. Kitas neginčytinas faktas — žmogaus veikla staigiai padidino anglies dvideginio (ir kitų šiltnamio efektą sukeliančių – ŠES – dujų) kiekį atmosferoje. Per kelis praėjusius amžius dėl žmogaus veiklos anglies dvideginio atmosferoje padaugėjo daugiau nei trečdaliu; mūsų veiksmai sutrikdė lig tol tūkstančius metų buvusią gamtos procesų pusiausvyrą. Galiausiai, trečias nepaneigiamas faktas: dešifravę kalnų uolienose, vandenyno nuogulose ir ledo kernuose buvusią informaciją, mokslininkai sužinojo, kad ankstesnės aukšto anglies dvideginio lygio epochos sutampa su šitais periodais, o žemo – su šaltais. Netgi nuošalyje palikus klimato sistemų sudėtingumą, teigiamo ir neigiamo atgalinio ryšio klausimus, ateities klimato modeliavimo neapibrėžtumą, šie trys faktai suteikia pagrindą labai rimtai vertinti bendrą klimatologų nuomonę, kad žmonijos veiklos išskiriamos ŠES dujos sparčiai kelia globalią temperatūrą ir kad apžvelgiamoje ateityje ši tendencija tęsis.

Dabar mokslininkų užduotis yra sekti, analizuoti ir modeliuoti klimato sistemą (buvusias ir esamą), o taip pat, prognozuoti galimas pasekmes vienų ar kitų veiksmų, kurių gali imtis visuomenė, susidūrusi su ŠES dujų koncentracijos augimu. Prognozavimas — svarbi šio darbo dalis, tačiau visoms prognozėms būdingas neapibrėžtumas. Prognozavimo tikslumas priklauso nuo neapibrėžtumo sumažinimo iki minimalaus įmanomo lygio. Klimato atveju tai reiškia, kad modeliuose būtina atsižvelgti į visus žinomus faktorius veikiančius klimatą, nuo paviršiaus albedo iki debesuotumo ir okeanų cirkuliacijos; kad modeliuose būtina naudoti didelę laiko ir geografijos raišką, kad būtų įmanoma sekti trumpus laiko intervalus ir nedideles teritorijas; kad būtina gerai suprasti buvusių klimato pokyčių priežastis ir prigimtį. Laimei, visose šiose srityse pastaraisiais metais smarkiai pasistūmėta, tam pasitarnavo skaičiavimo pajėgumų prieinamumas. Nepaisant kritikos žiniasklaidoje, klimato modelių tikslumas sparčiai tobulėja, o pasitikėjimas jų prognozėmis auga.

 

Dabar būtina įtikinti politikus ir gyventojus, kad atsižvelgiant į prognozuojamas temperatūros kilimo pasekmes, veiksmų reikia imtis jau dabar, o tai visai nėra lengva.

Vandenynų rūgštingumo augimą numatyti gerokai paprasčiau, nei klimato kaitą, nes tai paprastas procesas: didėjant ore anglies dvideginio, vis daugiau jo ištirpsta jūros vandenyje, ir jis tampa rūgštesnis. Šių dujų tirpumas gerai žinomas, ir todėl ganėtinai paprasta suskaičiuoti, koks bus rūgštingumas, esant konkrečiai dujų koncentracijai atmosferoje. Problema — ne mokslininkams, o vandenynui — yra tai, kad dabartinis anglies dvideginio augimas yra beprecedentis. Atmosferoje anglies dvideginio kiekį mažinantys neigiamo atgalinio ryšio gamtiniai procesai veikia gerokai didesniu laiko masteliu, nei tie keli šimtmečiais, per kuriuos žmonės daugybę anglies dvideginio prideda į okeano ir atmosferos sistemą (mes kiekvieną valandą į atmosferą pridedame po daugiau nei milijoną tonų šios medžiagos). Lyginant su šiuo intervalu, vandenynai maišosi lėtai, o tai reiškia, kad trumpoje perspektyvoje rūgštingumo padidėjimas labiausiai paveiks paviršinius vandenis, tiesiogiai kontaktuojančiu su atmosfera. Kol šie vandenys pereina per visą okeaną, praeina tūkstančiai metų.

Galbūt dėl to, kad dėmesio centre amžinai atsirasdavo globalus atšilimas dėl ŠES dujų gausėjimo, vandenyno rūgštingumo didėjimas ilgai liko šešėlyje, ir tokio proceso pasekmių tyrimas yra pradinėje stadijoje. Tai, kas žinoma dabar, nelinksma. Laboratoriniai tyrimai rodo, kad didėjant vandens rūgštingumui, lėtėja kai kurių jūros gyventojų dauginimasis — konkrečiai, tokių svarbių pramoninių rūšių, kaip austrės. Šis procesas neigiamai paveiks daugumą jūros organizmų, kurių kriauklės ir skeletai iš kalcio karbonato. Čia svarbiausi organizmai yra koralai. Koralų rifai apsaugo nuo bangų ir audrų sukeliamų patvankų, o taip pat yra svarbios daugybės jūrų gyventojų, įskaitant ir vertingas pramonines žuvis, ekosistemos.

Tokios problemos, kaip globalus atšilimas ir okeanų rūgštėjimas kartais gali pasirodyti tokios rimtos ir neišsprendžiamos atskiriems žmonėms, kad kyla pagunda tiesiog pasiduoti ir jas ignoruoti. Tačiau problemos pripažinimas — pirmas žingsnis jos sprendimo link, ir viešoji nuomonė čia yra reikšminga. Kartais progresas atrodo kankinamai lėtas, tačiau jis visgi yra. Jei antropocenas — žmonijos tapimo geologine galia epocha, tai jis gali tapti ir laiku, kai žmonės panaudoja savo žinias ištaisyti bent dalį negatyvių savo veiklos pasekmių. O tam reikia visapusiškai suprasti, kaip mūsų planeta funkcionuoja dabar, ir kaip ji per visą savo ilgą istoriją vystėsi. Tai turėtų būti aišku visiems, ir būtent todėl geomokslai išties reikalingi ir svarbūs.