Šumoviti brežuljci nadvijaju se nad golemom rupom u tlu, čiji se terasasti krugovi postupno sužavaju prema dubini. Teški kamioni neumorno se penju i spuštaju improviziranim cestama unutar tog golemog iskopa. Takav prizor danas se može vidjeti na nalazištu zlata Wangu u kineskoj pokrajini Hunan.

To je područje već bilo eksploatirano, no čini se da je dosadašnje rudarenje tek zagrebalo površinu. Krajem 2025. godine objavljeno je kako se vjeruje da se ispod postojećeg rudnika nalazi više od tisuću tona zlata. Ako se ta procjena potvrdi, radilo bi se o najvećem nalazištu zlata – a možda i najvećem nalazištu bilo kojeg plemenitog metala – ikada otkrivenom. Procijenjena tržišna vrijednost tog zlata iznosi oko 63 milijarde funti, odnosno približno 83 milijarde američkih dolara.

Takve brojke lako stvaraju dojam da je zlato iznimno rijetko. Upravo je njegova prividna oskudica tisućljećima činila zlato simbolom i pohranom vrijednosti u ljudskim kulturama. No geolozi upozoravaju da zlato na Zemlji zapravo nije rijetko – rijetko je samo na njezinoj površini.

„99,9 posto Zemljinih plemenitih metala zaključano je u jezgri“, kaže prof. Matthias Willbold sa Sveučilišta u Göttingenu u Njemačkoj.

Kako je nastala podjela na slojeve

Zemlja je nastala prije 4,54 milijarde godina, kada su se pod utjecajem gravitacije spojili ostaci materijala preostali nakon formiranja Sunca. Ta su se tijela, takozvani planetezimali, sudarala tolikom snagom da je mladi planet u početku bio potpuno rastaljen.

Najteži elementi, poput željeza i nikla, potonuli su prema središtu planeta. No, kako objašnjava Willbold, nisu otišli sami. „Elementi koji vole željezo povučeni su u jezgru“, kaže on. Riječ je o tzv. siderofilnim elementima, koji se kemijski vežu uz željezo. Među njima su zlato, volfram, platina i rutenij.

Naše razumijevanje unutrašnjosti Zemlje ne temelji se na bušotinama ili kamerama, nego na vibracijama. Potresi šalju seizmičke valove kroz planet, a način na koji ti valovi usporavaju, ubrzavaju, reflektiraju se ili lome omogućio je geofizičarima da rekonstruiraju unutarnju građu Zemlje, kao da izvode medicinsko snimanje.

Tako je otkriveno da jezgra ima dva dijela: tekuću vanjsku jezgru, debljine oko 2.000 kilometara, sastavljenu ponajviše od željeza i nikla uz pet do deset posto lakših elemenata, te čvrstu unutarnju jezgru, kristaliziranu željeznu strukturu veličine oko 70 posto Mjeseca, temperature oko 5.000 °C, gotovo jednako vruću kao površina Sunca. Granica između unutarnje i vanjske jezgre nalazi se na dubini od oko 5.150 kilometara.

Iznad jezgre nalazi se plašt, koji čini čak 84 posto ukupnog volumena planeta. Zajedno s korom i gornjim dijelom plašta tvori litosferu, podijeljenu na tektonske ploče čije pomicanje uzrokuje potrese i pomicanje kontinenata. Sama kora dijeli se na oceansku, debljine do 10 kilometara, i kontinentalnu, koja na nekim mjestima doseže i 80 kilometara. Zanimljivo je da se kora svakodnevno podiže i spušta do 25 centimetara pod utjecajem Mjeseca.

Kako su plemeniti metali dospjeli u plašt

Ako su siderofilni elementi davno završili u jezgri, zašto ih danas nalazimo u plaštu i kori? Jedno objašnjenje kaže da ih prema gore prenose uzlazne struje vruće stijene iz plašta, tzv. plaštne perjanice.

„Postoje geofizički dokazi da perjanice dosežu duboko u plašt i vjerojatno potječu s granice jezgre i plašta“, kaže Willbold. Takve perjanice hrane vulkanska područja poput Havaja i Islanda.

No pitanje ostaje: kako su ti elementi uopće završili u plaštu? Tradicionalno objašnjenje gleda izvan Zemlje. „Moramo ponovno obogatiti visoko siderofilne elemente u Zemljinu plaštu nekim procesom“, kaže dr. Mario Fischer-Gödde sa Sveučilišta u Kölnu. „Najpoznatije objašnjenje jest da su ih donijeli meteoriti.“

Dokazi o velikom broju udara na Mjesecu i drugim čvrstim tijelima Sunčeva sustava upućuju na razdoblje intenzivnog bombardiranja prije oko 3,9 milijardi godina, poznato kao Kasno teško bombardiranje, kada je Zemlja bila stara oko 650 milijuna godina. Tada su je pogađali golemi asteroidi bogati teškim elementima. Budući da je jezgra već bila formirana, novopristigli metali nisu mogli potonuti dublje, nego su ostali zarobljeni u plaštu.

Neki od zlatnih zrnaca koja se danas vade u rudnicima poput Wangua možda su kemijski odjek tih drevnih sudara.

Teorija o „propusnoj“ jezgri

Druga teorija, koja izaziva žustre rasprave, sugerira da jezgra možda ipak nije potpuno zatvorena. Ključni trag dolazi od volframa. Dok je većina volframa potonula u jezgru, rijedak izotop volfram-182 nastaje raspadom hafnija, elementa koji je ostao u plaštu. Zbog toga je u plaštu više volframa-182 nego u jezgri.

Ipak, pojedini dijelovi plašta pokazuju veći omjer volframa-184 prema volframu-182 nego što bi se očekivalo. „Ako dodate sićušnu količinu materijala iz jezgre u plašt, to biste vidjeli“, kaže Willbold, sugerirajući da bi se primitivni materijal jezgre mogao polako miješati s plaštom.

Sličnu priču priča i rutenij. Uobičajeni izotopni sastav rutenija u plaštu odgovara onome u meteoritima, što podupire teoriju o izvanzemaljskom podrijetlu. No neke stijene iz dubine, povezane s plaštnim perjanicama poput onih na Havajima, pokazuju suptilna odstupanja u izotopnom sastavu. Za Willbolda je to možda „šapat jezgre“.

Fischer-Gödde ostaje oprezan. „Izotopni potpisi koje opažamo mogu se tumačiti kao miješanje volframa i rutenija iz jezgre natrag u plašt, ali to nije konačan dokaz“, kaže on i dodaje: „Moramo se zapitati zašto su to samo ta dva elementa.“

Primjerice, osmij, još jedan siderofilni element, pokazuje očekivane omjere, bez naznaka curenja iz jezgre. Kod zlata je situacija još složenija jer ima samo jedan stabilni izotop, zlato-197, pa se ne mogu uspoređivati izotopni omjeri.

Helij kao mogući ključ

Zbog složenosti metalnih tragova, znanstvenici sve više pažnje usmjeravaju na plinove, osobito helij. Helij-4 nastaje stalno kao nusprodukt radioaktivnog raspada, dok je helij-3 primordijalan, zarobljen još pri nastanku planeta.

U vulkanskim perjanicama na Havajima i Islandu omjer helija-3 i helija-4 može biti i do 30 puta veći nego u atmosferi, što upućuje na to da primordijalni helij dolazi iz dubine planeta. Pitanje je samo – koliko duboko? Dolazi li možda iz same jezgre?

Willbold umiruje zabrinute: „Nije kao da teče rijeka metala prema gore.“ Riječ je o zanemarivim količinama, gramima metala godišnje i tek nekoliko kilograma plina. „Jezgra se ne prazni. Ona samo diše.“

Zašto je to važno i za potragu za životom

Čak i minimalna razmjena materijala između jezgre i plašta tijekom milijardi godina može imati dalekosežne posljedice. „Ako su jezgra i plašt razmjenjivali čak i tragove materijala milijardama godina, to mijenja način na koji razmišljamo o evoluciji planeta“, kaže Willbold. Fischer-Gödde dodaje da bi dva naizgled identična planeta mogla imati posve različite geološke sudbine ako je jedan „zapečaćen“, a drugi „propustan“.

Mars se brzo ohladio, njegova se jezgra skrutnula, magnetsko polje nestalo, a atmosfera gotovo iščezla. Venera, s druge strane, nema tektonske ploče koje bi otpuštale unutarnju toplinu. Zemlja se, čini se, nalazi u savršenoj ravnoteži.

Na dnu plašta nalaze se i goleme strukture poznate kao velike provincije niske brzine smicanja, popularno nazvane „mrlje“, jedna ispod Afrike, druga ispod Pacifika. One se uzdižu tisućama kilometara i možda služe kao most između jezgre i kore.

Razumijevanje tih procesa važno je i za istraživanje egzoplaneta. „Kada promatramo egzoplanete, zapravo pokušavamo otkriti jesu li još uvijek dovoljno vrući iznutra da rade ono što radi Zemlja“, kaže Willbold. „Ne možemo vidjeti njihovu unutrašnjost, ali možemo modelirati jesu li još geološki živi.“

I dok se istraživanja nastavljaju – od mjerenja izotopa drugih siderofilnih elemenata do laboratorijskih pokusa pod visokim tlakom – jedno je jasno: duboko ispod i najvećih rudnika, uključujući i onaj u Wangua, odvija se tiha komunikacija između metalnog srca planeta i njegove stjenovite ljuske.

Razgovor koji bi mogao objasniti ne samo podrijetlo zlata vrijednog milijarde dolara, nego i razlog zašto je Zemlja postala dom kakav poznajemo.