Revista >> Ianuarie - Februarie 2015 [Nr.172] >> Cercetare & Invatamant superior

Mai aproape de intelegerea dinamicii mantalei terestre prin modelare experimentală la scală de laborator

INCDTIM

13 Februarie 2015

• Proiectul TERRA-MWH: colaborare de succes între INCDTIM Cluj-Napoca şi IPGP Paris

Un obiectiv definitoriu al geologiei este acela de a ne oferi o imagine cât mai realistă a Pământului timpuriu: Cum s-a format? Din ce blocuri structurale? Când şi cum au apărut plăcile tectonice? Dar pentru a-i înţelege originea, trebuie mai întâi să-i elucidăm şi să-i înţelegem evoluţia de-a lungul timpului. Încălzirea în volum, datorată dezintegrării radioactive, constituie un element central în dezlegarea misterului evoluţiei timpurii a planetei noastre. Specialiştii în ştiinţele Pământului din întreaga lume sunt conştienţi de importanţa acestui aspect, dar, până acum, nu au existat tehnologii de laborator adaptate studiului experimental al acestui fenomen.

Două echipe de cercetători, una de la Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Tehnologii Izotopice şi Moleculare (INCDTIM) din Cluj-Napoca, cealaltă de la Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), şi-au propus să găsească şi să ofere comunităţii ştiinţifice o soluţie experimentală pentru studiul convecţiei în prezenţa încălzirii interne. În cadrul programului PN–II–ID–JRP–2011–1 de cooperare bilaterală Romania-Franţa a fost obţinută finanţarea proiectului TERRA-MWH “Experimente de convecţie cu încălzire internă, non‑contact, generată cu microunde, pentru studii de dinamică a mantalei Pământului” (www.itim-cj.ro/bilateral/terra-mwh/), sub egida Unităţii Executive pentru Finanţarea Învăţământului Superior, a Cercetării, Dezvoltării şi Inovării (UEFISCDI) din România (proiect 1 RO-FR-22-2011) şi Agence Nationale de la Recherche (ANR) din Franţa (proiect ANR-11-IS04-0004).

INCDTIM este singurul institut naţional de cercetare-dezvoltare din regiunea de nord-vest, cu dotare la standarde europene şi direcţii de cercetare în fizica moleculară şi biomoleculară, fizica sistemelor nanostructurate, spectrometria de masă, cromatografia şi fizica ionilor şi tehnologia izotopilor stabili.

IPGP este o instituţie de cercetare asociată cu Université Paris Diderot şi Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) şi membră a PRES Sorbonne Paris Cité. Misiunea institutului este de a cerceta şi a aduce contribuţii noi în domeniul geoştiinţelor, dar şi de a monitoriza fenomenele naturale.

Cele două echipe (Emanoil Surducan - director de proiect, Vasile Surducan, Camelia Neamţu, Ildiko Lung, Cristian D. Tudoran la INCDTIM şi Angela Limare - director de proiect, Claude Jaupart, Edouard Kaminski, Cinzia Farnetani, Erika di Giuseppe, Loic Fourel la IPGP), au efectuat în condiţii de laborator experimente de convecţie bazate pe încălzirea non-contact cu microunde, pentru o mai bună înţelegere a istoriei evoluţiei termice şi a mecanismelor de funcţionare ale proceselor de convecţie din interiorul mantalei Pământului.

Procesul de convecţie termică a mantalei planetare este generat atât de încălzirea în volum, cât şi de încălzirea la bază, dinspre nucleu. Încălzirea în volum a mantalei este consecinţa dezintegrării materialelor radioactive - uraniu, thoriu şi potasiu - distribuite în întreg volumul mantalei. În cazul Terrei şi al planetelor similare ei, sursa de căldură de la baza mantalei provine de la răcirea şi solidificarea nucleului bogat în fier. Aceste surse de căldură sunt transferate prin convecţie către suprafaţa Pământului. Deşi încălzirea internă, în volum, a mantalei terestre prin dezintegrarea materialelor radioactive reprezintă o sursă importantă de căldură, în momentul actual nu se cunoaşte precis rolul acestei încălziri în evoluţia termică a Pământului.

Obiective
Convecţia termică a unui sistem încălzit în volum nu a fost studiată până acum din cauza unor probleme tehnice greu de rezolvat. Din punct de vedere experimental, pentru obţinerea unei încălziri uniforme într-un astfel de sistem, aflat în continuă evoluţie, este necesar să se utilizeze o serie de tehnici specifice de încălzire. Acesta este obiectivul principal al proiectului TERRA-MWH.