Wyrusz w podróż do świata wiedzy

GEOsfera

Wydobycie złóż wapienia w kamieniołomie Sadowa Góra trwało przez blisko trzy dekady. W latach osiemdziesiątych zapomniano o tym miejscu, nikt też nie wiedział o kościach notozaurów, które żyły tam 230 milionów lat temu. Dziś, nieopodal Jaworzna, działa GEOsfera – park geologiczny, w którym zobaczyć można fragment historii naszej planety.

Jak opowiada Agnieszka Chećko, paleontolog, absolwentka kierunku Geologia na Wydziale Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach, pomysłodawczyni i twórca GEOsfery, koncept utworzenia parku powstał około dziesięciu lat temu. Pierwszy etap projektu udało się sfinalizować w czerwcu zeszłego roku, i od tego czasu miejsce to odwiedziło pięćdziesiąt tysięcy ludzi, co znacznie przerosło oczekiwania gospodarzy.

Projekt jest finansowany przez Urząd Miasta Jaworzna oraz z funduszy europejskich. Dziś stanowi jeden z najważniejszych punktów na planie miasta. Dzieci poznają lokalną (pre)historię regionu, edukują się i bawią (w piaskownicy mogą odkryć swojego pierwszego dinozaura), dorośli mogą zrelaksować się w trakcie grillowania, lub słuchając koncertów organizowanych w plenerowym amfiteatrze. Ale do GEOsfery przyjeżdżają także goście z daleka – to fascynaci paleontologii i botaniki.

Dwieście trzydzieści milionów lat temu znajdowało się w tym miejscu płytkie, ciepłe morze, którego dno porastały liliowce, czyli kwiatopodobne zwierzęta. W triasie występowały tu notozaury – żyjące w wodzie prajaszczury, osiągające do trzech metrów długości. Ogoniaste i wysmukłe były świetnymi pływakami, a ostre zęby ułatwiały im polowanie na ryby. Większość życia spędzały w tym słonym morzu, które osiągało tu od dziesięciu do osiemdziesięciu metrów głębokości. Czasem wychodziły na niewielkie wyspy, porośnięte bujną roślinnością.

Rzeźby z brązu, przedstawiające notozaury w skali 1:1, wykonał Wojciech Mendzelewski z Lublina. Ustawione są – między innymi – wokół sztucznego jeziorka (w tym miejscu było kiedyś rząpie zakładu górniczego), co pozwala sobie wyobrażać, jak te morskie stworzenia wyglądały w swoim naturalnym otoczeniu. Ich kości odnaleźć można na terenie całego dawnego kamieniołomu, podobnie jak muszle i osady bioorganiczne, w których odcisnęło swe piętno – przechodzące tu miliony lat temu – tsunami.

W GEOsferze znajduje się także ogród sensoryczny, w którym hoduje się zapachowe i lecznicze rośliny. Ogród jest zaprojektowany tak, aby dobrze czuły się w nim osoby niewidome i niedowidzące. Tabliczki opisujące okazy zapisane są alfabetem Braille’a, fontanny i poruszane wiatrem dzwonki pozwalają orientować się w terenie. Hoduje się tu także rośliny zapomniane i ginące. Śląski Ogród Botaniczny w Mikołowie wspomaga GEOsferę, dostarczając jej rzadkich nasion. Niektóre miejsca zachowane zostały w stanie naturalnym, to na przykład fragmenty łąk, gdzie występują storczyki czy inne chronione rośliny. Część ogrodu porasta trudne w utrzymaniu, ze względu na różnice klimatyczne, ale niezwykle widowiskowe wrzosowisko.

GEOsferę porasta w sumie czterdzieści dwa tysiące roślin nasadzanych. Dzięki temu ogród jest miejscem edukacji, ale jest także miejscem odpoczynku i relaksu. Roje motyli, ciągnące do określonych gatunków roślin, sprawiają, że skąpany w słońcu i zapachach ogród jest miejscem bajecznym.

GEOsfera umiejscowiona jest wewnątrz jednej z dwóch części kamieniołomu, o powierzchni ośmiu hektarów. Jest jeszcze i druga część, znacznie większa, o powierzchni dwudziestu dwóch hektarów, ale ze względu na niebezpieczne osuwiska nie jest udostępniona dla zwiedzających. Agnieszka Chećko zdradza jednak, że już snuje plany jej wykorzystania. Istnieje bowiem możliwość przebicia się przez ściany zamykające park geologiczny i zbudowania stumetrowego tunelu. Po drugiej stronie planuje się budowę dużego, multimedialnego muzeum przedstawiającego historię ziemi.

Twórcy GEOsfery (projekt ten skupił grupę ludzi niezwykle zaangażowanych) czują satysfakcję ze swojego projektu w – ciągu zaledwie roku stała się ona jednym z ważniejszych i najczęściej odwiedzanych miejsc w Jaworznie. Pokazuje także, że ziemia skrywa przez nami jeszcze wiele tajemnic. I że podążając za swoimi pasjami możliwe jest ich odkrywanie, badanie i prezentowanie w niezwykłej, urzekającej formie.

Meteoryt Morasko

Nie wiadomo, kiedy dokładnie się to stało – może cztery, może pięć tysięcy lat temu. Był to największy deszcz meteorytów żelaznych w Europie Środkowej, który spadł w okolicach Moraska – północnej dzielnicy Poznania.

DSCF4172Meteoryt Morasko jest częścią jednej z planetoid, która uformowała się około 4,5 miliarda lat temu, kiedy to tworzyły się planety Układu Słonecznego. Wskutek zderzenia z innymi obiektami planetoida rozpadła się na mniejsze fragmenty, które odtąd co jakiś czas znajdowały się w orbicie Ziemi, przechodziły przez atmosferę i spadały na powierzchnię naszej planety. Jeden z nich spadł na północy dzisiejszej Polski. Meteoryt odkryto dopiero w roku 1914 przy okazji kopania ćwiczebnych transzei, a w latach siedemdziesiątych ubiegłego wieku ustalono związek tego znaleziska z okolicznymi kraterami. Kilka lat później założono w tym miejscu rezerwat przyrodniczo-astronomiczny. Badania trwały dalej i dopiero jesienią 2012 roku wykopano bryłę meteorytu o wadze ponad 260 kilogramów.

Prof. dr hab. Łukasz Karwowski z Katedry Geochemii, Mineralogii i Petrografii Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach zajmuje się badaniem meteorytów, ich mineralogią i chemią. Brał udział w pracach nad meteorytem Morasko, próbował ustalić jego skład mineralny, opisywał nodule, czyli kuliste formy obecne w spadłym z kosmosu obiekcie. Nodule składają się z właśnie z minerałów: troilitu (siarczku żelaza) oraz grafitu, zawierają także niespotykane na ziemi minerały krzemianowe, fosforanowe, tlenkowe i siarczkowe. Minerał to pierwiastek lub związek chemiczny mający strukturę kryształu, a więc uporządkowaną w trakcie określonego procesu geologicznego strukturę.

Profesor Karwowski odkrył dwie nowe fazy mineralne – moraskoit (fosforan sodu i magnezu z fluorem) oraz czochralskiit (fosforan sodowo-wapniowo-magnezowy – nazwany tak dla uczczenia wybitnego polskiego uczonego Jana Czochralskiego). Co ciekawe, ten pierwszy został sztucznie zsyntezowany i był używany jeszcze zanim zespół badający meteoryt odkrył go w kosmicznym obiekcie.

Zespół badający Morasko tworzyli uczeni z różnych ośrodków. Oprócz profesora Karwowskiego Uniwersytet Śląski w Katowicach reprezentowali prof. dr hab. inż. Joachim Kusz z Zakładu Fizyki Kryształów (Wydział Matematyki, Fizyki i Chemii) oraz dr hab. Evgeny Galuskin z Katedry Geochemii, Mineralogii i Petrografii (Wydział Nauk o Ziemi), w badaniach brali udział między innymi także prof. zw. dr hab. Andrzej Muszyński z Uniwersytetu Adama Mickiewicza w Poznaniu, prof. dr hab. Ryszard Kryza z Uniwersytetu Wrocławskiego oraz prof. dr hab. inż. Maciej Sitarz z Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie.

Badania nad meteorytem wciąż trwają. Profesor Karwowski podkreśla, że dają one wiedzę o kosmosie, o nowych substancjach i minerałach, które mogą być następnie zsytnezowane i wykorzystywane w przemyśle.

W naszym kraju pojawiły się inne jeszcze meteoryty, ale nie jest ich zbyt dużo, biorąc pod uwagę powierzchnię Polski. Do bardziej znanych należy kamienny meteoryt pułtuski, spadły w styczniu 1868 roku oraz meteoryt żelazno-kamienny Łowicz, który pojawił się w listopadzie roku 1935. Polska Sieć Bolidowa (Polish Fireball Network) pomaga w odnajdywaniu meteorytów dzięki obserwacji nocnego nieba. Dzięki jej działaniu naukowcy są w stanie ustalić przybliżone miejsce spadku oraz orbitę meteoru. Meteory wciąż pojawiają się nad naszą planetą. Jednym z największych był ten, który spadł w 1908 na Syberii, na północ od jeziora Bajkał.

Meteor, zbliżając się do ziemi, przemieszcza się z prędkością kosmiczną. W pewnym momencie zaczyna na niego oddziaływać grawitacja planety, a gdy znajduje się około 15 kilometrów nad jej powierzchnią – to siła ciążenia staje się siłą dominującą. Ciśnienie jakie wytwarza się przy wejściu w atmosferze spala mniejsze obiekty, większe – wskutek jego oddziaływania – eksplodują, nawet z siłą bliską wybuchu jądrowego. Tak stało się z meteorytem, który spadł w Rosji – eksplozja była tak olbrzymia, że widać ją było z odległości 650 kilometrów, słychać – z 1 000 kilometrów, a drzewa powalone zostały w promieniu 40 kilometrów.

Podobne zjawisko, choć o znacznie mniejszej skali, miało miejsce w Czelabińsku, ponad dwa lata temu. Dzięki wszechobecnym dziś kamerom udało się zarejestrować moment wejścia meteoru w atmosferę, a krótkie filmy obiegły cały świat za sprawą serwisu YouTube. Eksplozja tego bolidu spowodowała ogromne uszkodzenia substancji miejskiej. W momencie wejścia w atmosferę miał on około 17 metrów średnicy i ważył 10 000 ton.

Deszcze meteorytów nie są zjawiskami częstymi i z reguły nie stanowią zagrożenia dla ludzi. Są za to ogromną szansą na poznanie tajemnic kosmosu.

Mineralogia ekstremalna, cz. 2

Jak dotąd odkryli i opisali czterdzieści jeden minerałów. Pierwsze znalezisko budziło gorące emocje, towarzyszyła mu ekscytacja, towarzysząca każdej wyprawie w rejony, do których nie dotarł jeszcze żaden człowiek. Każdy minerał to osobna historia. Oto kilka z nich.

Dwieście lat temu odkryto na Uralu perowskit tytanowy (CaTiO3). Nazwano go na cześć mineraloga i ministra spraw wewnętrznych Rosji, hrabiego Lwa Perowskiego (to na jego wniosek car Mikołaj I utworzył w połowie XIX wieku Rosyjskie Towarzystwo Geograficzne). Uważano, że niemożliwe jest odnalezienie w naturze perowskitu zawierającego duże zawartości cyrkonu, chociaż CaZrO3 jako syntetyk funkcjonował już w przemyśle jako specjalna ceramika. Niemieccy technologowie używają go także do pokrywania skrzydeł samolotów. Poznanie struktury perowskitu miało istotny wkład przy opracowywaniu nadprzewodników.

W 2007 roku dr hab. Evgeny Galuskin i dr hab. Irina Galuskina dokonali swojego pierwszego odkrycia – odnaleźli naturalny odpowiednik CaZrO3, a więc cyrkonowy perowskit i nazwali go lakargiitem. To zmieniło dotychczasowe ustalenia i pokazało, że nasza planeta ukrywa przed nami jeszcze wiele tajemnic. „Przyroda jest mądrzejsza od człowieka i powinniśmy ją wciąż badać” – mówi dr hab. Evgeny Galuskin. Słusznie zachwycamy się geologicznymi badaniami ciał w kosmosie, ale Ziemia, na której żyjemy wciąż nie jest dostatecznie zbadana. Minerały są wykorzystywane w technice i przemyśle, ale ich odkrywanie i opisywanie poszerza naszą wiedzę o procesach geologicznych.

Strukturę perowskitów, czyli nieorganicznych związków chemicznych, opisała po raz pierwszy Helen Megaw (1907-2002), irlandzka krystalograf, „matka struktur perowskitowych”. Na jej cześć badacze z Uniwersytetu Śląskiego nazwali odkryty przez nich perowskit cynowy megawite – CaSnO3.

Inny perowskit, pierwszy uranowy perowskit (Ca3UO6) – vapnikit, jaki odkryli, był już uzyskany syntetycznie. Jednak znalezisko zaskoczyło poszukiwaczy podwójnie: 20 milionów lat zmieniło jego strukturę w sposób trudny do przewidzenia w laboratorium. Odnaleziony został w Autonomii Palestyńskiej, dwa kilometry od Nabi Musa – miejsca, które uznaje się za grób proroka Mahometa.

Skała znaleziona w Izraelu to para-pegmatyt z kryształami granatu tytanowego (ciemne plamki), kalsilitu (różowe plamki) i melilitu (jasnobrązowe plamki). Galuskinowie odkryli w nim cztery nowe minerały miedzy innymi wanadian baru [Ba3(VO4)2] – gurimit.

Liczby są imponujące. Na świecie zsyntezowano około 10 milionów związków organicznych oraz 500 tysięcy związków nieorganicznych. Znamy około 5 tysięcy minerałów, ale możliwe jest, że występuje ich nawet do 50 tysięcy. Nie do wszystkich jesteśmy w stanie dotrzeć ze względu na to, że znajdują się bardzo głęboko wewnątrz Ziemi. Istotne są też kwestie formalne: nowe znalezisko uznać można jako nowy minerał lub jako nową odmianę już opisanego.

Dr hab. Evgeny Galuskin i dr hab. Irina Galuskina – odkrywcy ponad czterdziestu minerałów – zwracają uwagę na fakt, że nie sztuką jest odnaleźć nowy minerał (opisuje się takie znaleziska już w niektórych pracach magisterskich), ale sztuką jest odpowiednie zbadanie próbki, interpretacja wyników oraz ich opisanie w publikacji. Dopiero to daje badaczowi satysfakcję, mierzalność jego odkrycia oraz możliwość implementacji w technologii i przemyśle.

Jest jeszcze kwestia minerałów antropogenicznych (powstałych ze względu na ingerencję człowieka). Do roku 1984 Komisja do spraw Nowych Minerałów, Nomenklatury i Klasyfikacji zatwierdzała takie znaleziska, później jednak zmieniła swoją politykę i teraz uznaje je za artefakty. Chodzi między innymi o minerały powstające na kopalnianych hałdach.

Mineralogia jest wąską, ale interdyscyplinarną gałęzią wiedzy. Wykorzystuje ustalenia fizyki, geologii, chemii. Badania odbywają się w różnych ośrodkach. W 2001 na Wydziale Nauk o Ziemi pojawił się skaningowy mikroskop elektronowy. Na Wydziale Geologii Uniwersytetu Warszawskiego pracuje mikrosonda elektronowa, z której Galuskinowie korzystają dzięki powstałemu konsorcjum. Taka aparatura pozwala na rozwój mineralogii.

Absolwenci Geologii Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach znajdują pracę wszędzie tam, gdzie zajmuje się zagadnieniami związanymi z zasobami naturalnymi, ekologią oraz procesami technologicznymi mineralopodobnych materiałów, a więc w kopalniach, firmach i konsorcjach geologicznych, wydobywczych itp. Możliwa jest także droga rozwoju naukowego. Już po trzecim roku studiów młody adept ma szansę stać się członkiem zespołu badawczego. Na początku zajmuje się prostymi rzeczami, ale dzięki temu zdobywa doświadczenie i współtworzy naukę. Dobra praca magisterska ma szansę na publikację, później absolwent może dostać się na studia doktoranckie. Jako post-doc może pracować w Polsce lub w zagranicznych ośrodkach. Otwierają się wtedy szanse szybkiego rozwoju naukowego.

Profesor Galuskin zaznacza, że Katedra Geochemii, Mineralogii i Petrografii Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach jest najprawdopodobniej jedną z najlepszych w tej części Europy, a jej absolwenci – jeśli poświęcają czas i uwagę indywidualnemu rozwojowi – nie mają problemów czy to ze znalezieniem ciekawej pracy, czy też prowadzeniem badań naukowych, jeśli taką ścieżkę wybiorą.

Mineralogia ekstremalna, cz. 1

Jedynym sposobem na dotarcie do tego miejsca jest kilkudniowa, wyczerpująca piesza wędrówka. Trzeba nieść ze sobą sprzęt potrzebny do badań, a także zapasy żywności i wody. Wyprawy w góry Kaukazu nie należą do łatwych ani bezpiecznych. Cel znajduje się na wysokości około 3 400 m n.p.m. A to dopiero początek.

Potem trzeba rozbić prowizoryczny obóz i rozpocząć kilkudniowe badania terenowe w niełatwych warunkach i bez cywilizacyjnych wygód. Obiektem badań są kilkumetrowe ksenolity zmienionych skał osadowych w ignimbritach kaldery Górny Czegem w północnym Kaukazie, powstałej w skutek gigantycznego wybuchu wulkanicznego.

Dr hab. Evgeny Galuskin i dr hab. Irina Galuskina z Katedry Geochemii, Mineralogii i Petrografii Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach – naukowcy z Wydziału Nauk o Ziemi w Sosnowcu – podróżowali tam nieraz w poszukiwaniu nowych minerałów. Małżeństwo naukowców pochodzi z Rosji. Pracują w Polsce już ponad dwie dekady, przyjechali na Śląsk w latach dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku w ramach wymiany między Polską i Rosyjską Akademią Nauk. Dziś mają na swoim koncie ponad czterdzieści odkrytych minerałów.

Kilkumetrowe ksenolity węglanowych skał osadowych w ignimbritach kaldery Górny Czegem ulegają przemianom w warunkach bardzo wysokich temperatur (powyżej 900ºC), co powoduje powstanie dużej ilości minerałów o nietypowym składzie chemicznym.

Jednym z nich jest vorlanit (CaUO4) – uranowy minerał o strukturze typu radiacyjnego. „Protovorlanit” pierwotnie krystalizował jako faza trygonalna o uporządkowanym rozmieszczeniu atomów uranu i wapnia. Rozpad promieniotwórczy uranu doprowadził do „wymieszania się” atomów wapnia i uranu i do zmiany symetrii struktury minerału z trygonalnej na regularną. Badania vorlanitu wskazują, że charakteryzuje się on nietypową przewodnością elektronową. Szacuje się, że około 60% minerałów ma swoje odpowiedniki syntetyczne. Vorlanit nie posiada analogów syntetycznych, ale jego właściwości fizyczne pozwalają używać go do budowania baterii słonecznych, co zostało odzwierciedlone w kilku patentach w USA.

Minerały często mają swoje syntetyczne odpowiedniki, utworzone zanim jeszcze zostały odkryte w naturze, i które z powodzeniem funkcjonują w przemyśle. Bywa jednak odwrotnie. Dr hab. Irina Galuskina odkryła nad rzeką Wiluj w Rosji granat skandowy i poświęciła temu swoje wystąpienie na jednej z konferencji naukowych. Niedługo potem został on opatentowany przez jedną z firm jako matryca dla materiałów luminescencyjnych. Swoistym odpowiednikiem patentu dla mineraloga jest zatwierdzenie odkrycia nowego minerału przez Komisję do spraw Nowych Minerałów, Nomenklatury i Klasyfikacji przy Międzynarodowej Asocjacji Mineralogicznej.

Po badaniach terenowych należy poddać weryfikacji swoje przypuszczenia serią długich, skomplikowanych badań i eksperymentów, a następnie zinterpretować ich wyniki. Skałę poddaje się odpowiedniej obróbce – przede wszystkim szlifowaniu, w efekcie którego powstaje tak zwany „szlif”, a więc cienki preparat. Szlify badane są za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego w poszukiwaniu nowych nieznanych nauce minerałów. Następnie bada się strukturę, skład chemiczny, gęstość i twardość nowego minerału. Kiedy odkrycie zostanie zatwierdzone przez Komisję, a wyniki opublikowane w świecie nauki, można oficjalnie uznać go za nowy minerał. Baza minerałów dostępna jest na stronie www.mindat.org .

Każdy minerał jest zupełnie indywidualny. Niektóre z nich są efemeryczne, meta-stabilne, co sprawia, że po wydobyciu zachowują się inaczej niż w warunkach, w których powstały i przebywały przez miliony lat. Jednym z czynników powodujących rozpad niektórych z nich jest wilgotne powietrze. Jeśli nauczymy się temu przeciwdziałać, będziemy w stanie jeszcze lepiej poznać świat minerałów. Przykładem takiego meta-stabilnego minerału może być diament – po kilku milionach lat może on przejść w grafit.

Galuskinowie badają skały pyrometamorficzne z różnych lokalizacji, które mają podobną genezę – tworzą się przy wysokich temperaturach i niskich ciśnieniach. Skały pyrometamorficzne są koncentratorami nietypowych zestawów pierwiastków, takich jak cynk, uran, chrom, wanad itp., co powoduje krystalizację minerałów o wyjątkowym składzie. Powstałe w warunkach wysokich temperatur i niskich ciśnień skały pyrometamorficzne znane są na całym świecie – można znaleźć je nad Bajkałem, w Szkocji, Izraelu, Jordanii, Niemczech. Poszukiwacze minerałów odwiedzają te miejsca i prowadzą badania terenowe. Wyprawy i późniejsze eksperymenty finansowane są między innymi z grantów Narodowego Centrum Nauki.

Część druga już za tydzień!

Muzeum WNoZ

Zaczęło się od kolekcjonowania okazów pochodzących z różnych stron świata. W trakcie wypraw i badań zbierali je pracownicy Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach. Muzeum powstało w 1994 roku. Jego zadaniem jest gromadzenie zbiorów, działalność oświatowa oraz wystawiennicza. Nie jest to jednak zwykłe muzeum.

Geologię, a więc historię Ziemi, można przedstawić barwnie i ciekawie, bo każda skała niesie w sobie informację o środowisku, w którym powstawała. W naszym regionie odsłania się kilka okresów geologicznych, z czego trias (pierwszy okres ery mezozoicznej, 250-200 milionów lat temu) charakteryzujący się dużymi zmianami klimatycznymi, jest najbardziej urozmaicony: od pustyni, poprzez morze epikontynentalne, po środowisko lądowe z rozległymi nizinnymi rzekami rozlewiskowymi. Każde z tych środowisk ukształtowało odmienny świat roślin i zwierząt.

W holu głównym Wydziału Nauk o Ziemi aż trzy wystawy z cyklu „Krajobrazy Naszego Regionu…” rekonstruują ten różnorodny zapis kopalny – czas rozkwitu i wymierania różnych biocenoz. Ostatnia wystawa pokazuje schyłek triasu z okolic dzisiejszego Zawiercia: namuliskową rzekę – krainę pełną życia. Szeroko rozlane wody rzeki były domem dla ryb dwudysznych oraz małży, natomiast bogate w szczątki organiczne muliste brzegi – rajem dla taplających się w błocie gadów ssakokształtnych. Było to również miejsce spotkań dużych i małych dinozaurów. Spływy błotne pozostawiły w zapisie kopalnym nagromadzenie pokruszonych kości i zwęglonych roślin. Coroczne obozy naukowe, organizowane przez Muzeum, pozwalają na ich pozyskanie i prowadzenie badań. Ich wyniki publikowane są na łamach naukowych czasopism międzynarodowych (m.in. w prestiżowym czasopiśmie „Palaios” ukazał się artykuł o śladach zębów na kościach gadów ssakokształtnych).

Inna wystawa, zatytułowana „Pomiędzy Ewą a nami…”, opowiada o ewolucji człowieka. Przedstawia rekonstrukcje czaszek oraz modele członków naszej rodziny. Niezwykle ciekawa jest również wystawa „Ewolucja pióra”, która dotyczy nie – jak mogłoby się wydawać narzędzia służącego człowiekowi do pisania – a historii ewolucji dinozaurów, z których wywodzą się współczesne ptaki.

Muzeum prezentuje także wystawy dydaktyczne, adresowane do znawców, kolekcjonerów oraz studentów. To zbiory minerałów, skał, skamieniałości oraz meteorytów, dzięki którym możemy poznać historię naszej planety. Dostępne dla zwiedzających jest także Lapidarium – park geologiczno-przyrodniczy z kilkutonowymi głazami skalnymi.
Muzeum, propagując nauki przyrodnicze, prowadzi również działalność oświatową. Przez cztery dni w tygodniu organizowane są lekcje muzealne dla każdej z grup wiekowych: uczniów liceów, gimnazjów, a także dla najmłodszych. Wykłady, warsztaty i lekcje dostosowane są do programu nauczania geografii i biologii na różnych etapach szkolnej edukacji. Uczniowie dowiadują się o budowie i historii Wszechświata, Układu Słonecznego i naszej planety oraz poznają dzieje życia na Ziemi. Warsztaty prowadzone są w salach dydaktycznych wydziału lub w terenie, gdzie młodzież sama klasyfikuje i pozyskuje okazy geologiczne lub wykonuje doświadczenia laboratoryjne. Muzeum można zwiedzać indywidualnie lub z przewodnikiem w grupach zorganizowanych. Niektórzy z pierwszych zwiedzających muzeum są dziś już studentami Wydziału Nauk o Ziemi.

Muzeum Wydziału Nauk o Ziemi posiada około czterech tysięcy okazów wyeksponowanych na trzynastu wystawa stałych, z czego trzy z nich to odtworzone paleośrodowiska, czwarta jest w trakcie tworzenia. To najtrudniejsze wyzwanie i pasja kierownik Muzeum – Ewy Budziszewskiej-Karwowskiej. Ogólna koncepcja zawsze musi być zgodna z aktualnym stanem wiedzy i obowiązującymi teoriami na temat przedstawianego okresu geologicznego: środowisko, klimat, ówczesne gatunki roślin i zwierząt. Pierwsza tworzona jest fotopanorama, kolaż z kilkudziesięciu zdjęć oraz rzeźbionych dla tych celów zwierząt i roślin, tło dla środowiska. Wystawa ma formę trójwymiarowego świata, który – choć wymarły – znajduje się na wyciągnięcie ręki.

Muzeum ma ogromny potencjał i rozwija się nieustannie, wraz z każdą nową wystawą. Świadczy o tym liczba odwiedzających, która wynosi około 16 000 gości rocznie.

Zapraszamy na stronę internetową Muzeum!

O sztuce petrografii, część 2

Praca petrologa zaczyna się w kopalni. Ciasny, ciemny i gorący chodnik wydrążony ponad kilometr pod powierzchnią ziemi nie jest miejscem przeznaczonym dla człowieka. To miejsce, w którym w ogóle nie powinno go być. To ingerencja w środowisko, wobec którego czuje pokorę. Szacunku do pracy „na dole” nabiera się już po jednym dniu spędzonym w kopalni.

1-16a_LPróbkę do badania należy zebrać w taki sposób, aby była reprezentatywna, a więc zawierała w sobie małe fragmenty z całej grubości (miąższości) pokładu. W nim bowiem zapisana jest historia danego rejonu, a więc – historia ziemi. Żeby zachować powtarzalność wyniku badania wprowadzono szczegółowe normy, opisane między innymi przez ISO – Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (International Organization for Standardization). Próbka wędruje następnie do laboratorium, gdzie przygotowuje się kawałkowy lub ziarnkowy preparat. Preparatyka jest kolejną ważną gałęzią wiedzy, która gwarantuje ścisłość naukowego badania, sprawia, że jego wynik jest porównywalny z wynikami analiz dokonywanych w innych ośrodkach na całym świecie.

Dopiero wtedy preparatowi można przyjrzeć się w powiększeniu. Doktor Iwona Jelonek z Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach pracuje na automatycznym mikroskopie polaryzacyjnym AXIO IMAGER firmy Zeiss. W dużym powiększeniu cząsteczki węgla są białe lub szare. Badając próbki, można odtworzyć geologiczną historię węgla, a więc ustalić, z jakich roślin oraz w jakim środowisku (suchym, mokrym lub podwodnym) powstał, a także w jakim czasie do tego doszło. W węglu znaleźć można odbite fragmenty roślin lub zwierząt na przykład białe, pokryte drobnymi włoskami skrzydełka karaluchów (owady te należą do jednych z najstarszych gatunków żyjących na ziemi). Świat organicznej skały osadowej jest fascynujący, a podglądanie go jest wyprawą w głąb historii naszej planety.

Badanie węgla pozwala także na ocenienie jego jakości. Wartość szacuje się między innymi na podstawie takich cech jak stopień uwęglenia (procentową ilość pierwiastka w skale), a co za tym idzie jego docelowe przeznaczenie. Wydobyty z pokładu węgiel może zostać skierowany do elektrowni, do produkcji koksu lub do indywidualnego odbiorcy, który po prostu spali go na przykład w piecu retortowym. Badania te polegają na współpracy z kopalniami i koncernami, ale gra toczy się nie tylko o współdziałanie nauki z gospodarką, praca ta ma ściśle utylitarny charakter – służy rozwojowi cywilizacyjnemu.

1-16aDoktor Iwona Jelonek jest jednym z niewielu akredytowanych petrografów przy International Committee for Coal and Organic Petrology (ICCP) w trzech kategoriach: analizy węgla, rozproszonej materii organicznej w skałach osadowych oraz mieszanek węglowych wykorzystywanych do koksowania. Petrografem jest także dr hab. Magdalena Misz-Kennan z Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach. To wąskie grono specjalistów, pracujących głównie w koncernach zajmujących się wydobyciem i sprzedażą kopalin. Za pomocą nowoczesnych metod oceniają oni jakość poszczególnych paliw, a więc wartość poszczególnych złóż i możliwości ich dalszego wykorzystania w przemyśle.

Paliwa kopalne są dziś najistotniejszym źródłem energii. Korzystanie z nich musi jednak odbywać się z pewnym namysłem, ze względu na wyczerpywanie się zasobów. Trzeba stopniowo budować infrastrukturę, która pozwoli na zasilanie świata odnawialnymi źródłami energii – przede wszystkim za pomocą energii słonecznej oraz elektrowni jądrowych. W grę wchodzi rzecz jasna polityka i ekonomia, ale kiedy ludzkość znajdzie się w sytuacji bez wyjścia, trzeba będzie zwrócić się ku „zielonej energii”. I można z powodzeniem przypuszczać, że po raz kolejny z pomocą przyjdą naukowcy, którzy pomogą zaimplementować wyniki swoich badań w celu znalezienia nowych źródeł i ich optymalnego wykorzystania.

Geolog pracuje nie tylko w bibliotece, ale także w laboratorium i – co najważniejsze – w terenie. Doktor Jelonek podkreśla, że przybywanie na hałdach i w kopalniach ma swój niezwykły klimat, pozwala zebrać doświadczenie i inspirację. Badacz węgla, petrograf, kieruje swoje zainteresowanie nie tylko ku ziemi i jej dziejom, ale także ku człowiekowi i jego przyszłości, fascynacji jego umiejętnościami. To dzięki współpracy nauki i gospodarki jest w stanie wykorzystywać dobra naturalne.

O sztuce petrografii, część 1

Ciepły, wilgotny klimat sprzyjał bujnemu wzrostowi roślin. Drzew jeszcze wtedy nie było, ale byliny, paprocie i widłaki pokrywały całą powierzchnię terenu: wzgórza, niecki, baseny i nabrzeża rwących rzek. Tak 350 milionów lat temu, w okresie Karbonu, wyglądały ziemie Śląska i Zagłębia Dąbrowskiego.

DSCF4044Obumierające rośliny zatapiały się w bagnistej glebie, gdzie – poddane działaniu czasu, ciśnienia i temperatury – zmieniały się powoli w pokłady węgla, zaliczane do skał osadowych. Wskutek braku tlenu następował proces uwęglenia, a więc stopniowego wzrostu zawartości węgla w stosunku do innych pierwiastków. Tak powstawały olbrzymie pokłady, które – z głębokości do 1 000 metrów – wydobywa się na Śląsku od XVII wieku, i które są obecnie strategicznym surowcem Polski.

Paliwa kopalne (węgiel, ropa i gaz) to podstawa światowej gospodarki, ponieważ są one jak dotąd głównym źródłem niezbędnej nam energii. Wydobyty spod ziemi surowiec transportuje się do ośrodka przemysłowego, w którym poddaje się go stosownej obróbce – produkowany jest prąd, uzdatniany gaz, wytwarzane odpowiednie mieszanki benzyny. Bez nich trudno wyobrazić sobie cywilizacyjny progres, funkcjonowanie przemysłu, gospodarki, codziennego życia. Przyzwyczailiśmy się do stworzonego przez nas świata opartego na energii. To dzięki niej jesteśmy w stanie funkcjonować w każdym niemal klimacie – od zimna chronią nas systemy grzewcze, od ciepła – klimatyzatory. O potrzebie prądu elektrycznego nie trzeba nikogo przekonywać. Proces technologiczny, który pozwala zamienić kawałek skały w energię, jest w istocie niezwykle skomplikowany, i jest efektem wielu lat pracy, doskonalenia procedur, wdrażania wyników badań naukowych.

DSCF4047Trudno przecenić wpływ kopalin na dzieje człowieka. Wzrost ich znaczenia nastąpił zwłaszcza w wieku XIX, który był stuleciem pary i elektryczności, i w którym dokonała się rewolucja przemysłowa. Powstanie fabryk oznaczało powstanie ciężkiego przemysłu i w konsekwencji – ogromne zmiany społeczne. Historię człowieka można z powodzeniem napisać przez pryzmat historii paliw kopalnych.

Wspomnijmy o innym przykładzie. Skonstruowana w roku 1853 przez Ignacego Łukasiewicza lampa naftowa umożliwiła zastąpienie drogich, niewygodnych i niewydajnych źródeł świata (głównie świec i lamp olejowych), co umożliwiło dogodniejsze funkcjonowanie człowieka po zmroku, a także – pośrednio – wzrost czytelnictwa. Człowiek przestał być uzależniony od światła słonecznego w takim stopniu jak wcześniej. Wykorzystanie destylowanej ropy naftowej otworzyło też drogę do powstania przemysłu naftowego.

Węgiel nie tylko jest podstawowym budulcem materii organicznej, ale jest wykorzystywany jako składnik większości konstruowanych przez człowieka przedmiotów w jego otoczeniu. Przykładem mogą być bardzo wytrzymałe i lekkie włókna węglowe. Bez węgla nie byłoby też stali (czyli stopów żelaza z węglem), a więc całej otaczającej nas urbanistycznej infrastruktury.

Wydobycie węgla ma też funkcję kulturotwórczą – tak właśnie stało się na Górnym Śląsku. Mikrospołeczności, skupione wokół konkretnych kopalń, wytworzyły swoją specyficzną i bogatą kulturę. Nieraz wskutek katastrof ponosiły ogromne straty. Cieszący się szacunkiem zawód górnika jest jednym z najniebezpieczniejszych na świecie.
Petrografią, a więc nauką o skałach, zajmuje się doktor Iwona Jelonek z Katedry Geochemii, Mineralogii i Petrografii Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach. Fascynację węglem zaszczepiła w niej prof. zw. dr hab. inż. Krystyna Kruszewska, pod której opieką przygotowała swoją pracę magisterską, a później rozprawę doktorską. Od swojego nauczyciela doktor Jelonek czerpała nie tylko wiedzę i inspirację, ale także nauczyła się szerszego spojrzenia na petrologię węgla.

Część druga już za tydzień!