Geologer og fysikere utforsker jordskorpens mysterier

– Vi tror vi vet hvorfor jordskjelv oppstår og hva som forårsaker et vulkanutbrudd. Likevel mangler vi kunnskap om

TVERRFAGLIG ORIENTERT: Professor Bjørn Jamtveit . Foto: Ståle Skogstad (©)

Fysikeres innsikt i prosesser og mønsterdannelse i ’komplekse systemer’ kombinert med geologers feltkunnskaper er utgangspunktet for det tverrfaglige forskningsprosjektet. Fysikerne er dyktige til å lage matematiske modeller av sammensatte naturlige prosesser og til å konstruere laboratorie-eksperimenter for å teste modellene. Forskningsgruppen har nettopp avsluttet et år som gjesteforskere ved Senter for høyere studier (SHS), og Bjørn Jamtveit er tilbake igjen på Institutt for geologi, Universitetet i Oslo.

– Vårt samarbeid med fremragende fysikere gir oss helt nye muligheter til å forstå fundamentale geologiske prosesser. Geologi har tradisjonelt vært en beskrivende vitenskap. Man har konsentrert seg om å beskrive hvordan en bergart eller et geologisk område har sett ut på et gitt tidspunkt. Fysikerne er flinke til å se konsekvensene av hvordan naturlovene virker i dynamiske systemer, systemer som endrer seg med tid. I vår tverrfaglige tilnærming er tid en variabel, ikke bare alderen på de steinene vi studerer. Vi har gått fra å beskrive tilstanden av geologiske systemer til å kunne følge utviklingen av geologiske prosesser. Dette gjør geologien som fag mer samfunnsrelevant fordi vi dermed har mulighet til å komme med forutsigelser – for eksempel hvordan forurensing brer seg i grunnen og hvordan olje beveger seg i en bergart, forklarer Jamtveit.

Skepsis til tverrfaglighet

Bjørn Jamtveit, som ble professor i petrologi (læren om bergarter) bare 32 år gammel og som hadde begynt å venne seg til bare å få ros, har måttet tåle en del skepsis fra det geologiske miljøet de siste årene. Den nære kontakten med Fysisk institutt og ansettelser av stipendiater med annen bakgrunn enn geologi, er det ikke alle som har trodd like mye på. Jamtveit har erfart at tverrfaglighet er populært å nevne i festtaler, men ikke alltid like populært i den akademiske hverdagen.

– Mange har hevdet at et samarbeid med kjemikere ville vært mer naturlig, for geologene i Oslo-miljøet har også mye kunnskap om kjemi. Men å gå til fysikere først var både mer nødvendig og dristigere, for dette er et fag som er helt sentralt i arbeidet med å forstå geologiske prosesser. Vi kunne altfor lite fysikk, sier han, og legger til at det ikke er en helt ukjent reaksjon i universitetsmiljøer å reagere med kritikk når man ikke skjønner hva kollegene driver med.

Men etter hvert er det ifølge Jamtveit stadig flere som forstår hva han og forskergruppen driver med. Ikke minst i det internasjonale geoforskningsmiljøet, hvor den norske gruppen får stor anerkjennelse og som den også er helt avhengig av faglig. Jamtveit og kollegene har fokusert spesielt på deformasjon, væskestrømning og kjemiske reaksjoner i bergarter. Innenfor en vitenskap hvor over 80 prosent av de norske geologene arbeider i petroleumsrelatert virksomhet, er det viktig for Bjørn Jamtveit å understreke at han primært driver grunnforskning.

Oljeindustrien interessert

Et lite menneske foran stor fjellvegg med sprekker i ulike farger

SPOR I FJELL : En geolog i rød anorakk studerer sprekker i en fjellvegg i Antarktis. Væsker som strømmet inn i sprekkene, reagerte med fjellet rundt, slik at den opprinnelig rødbrune bergarten skiftet farge og ble grønn nær sprekkene. Til slutt grodde sprekkene igjen ved at de ble fylt med mineraler som vokste på sprekkflatene. Foto: Haakon Austrheim (©)

– Oljeindustrien følger naturlig nok godt med på hvilke resultater vi kommer fram til. I den grad vi kan kommersialisere noen av våre funn, er oljeindustrien den mest interessante kunden. Vi opplever at vår tverrfaglige tilnærming er svært interessant for oljeselskapene. Det er spesielt forståelsen av væskestrømning gjennom bergarter og hvordan denne påvirker og kontrollerer dynamiske prosesser i jordskorpen, som er viktig for oljeindustrien. Slik kunnskap er nyttig for oljeindustrien både ved leting etter og utvinning av olje, mener Jamtveit.

Sprekker i bergarter åpner og lukker seg hele tiden. Fluider flyter inn i åpne sprekker og blir presset ut igjen, men noe fluid blir som regel fanget opp. Når sprekkene lukkes, representerer slike innfangede fluid-dråper en permanent endring av den opprinnelige bergarten og et minne om prosessen som har skjedd.

– Vårt mål er å forstå mekanismene bak slike prosesser, fysikken bak mønsterdannelse i geologiske systemer, forklarer Jamtveit.

Han understreker at selv om menneskene aldri kan forhindre naturfenomener som vulkanutbrudd og jordskjelv, kan man ved hjelp av statistisk fysikk og geologisk innsikt bli mye flinkere til å varsle i forkant.

Simulerer naturlige prosesser

Geologi er et fag som tradisjonelt har vært basert på feltarbeid. Forskerne har søkt ut i naturen for å forstå den. Med avansert datateknologi har mange fått en følelse av at naturen langt på vei kan simuleres gjennom forenklede, matematiske modeller, og enkelte geoforskere oppsøker sjelden naturen.

– Simulering av komplekse naturlige prosesser er et enormt framskritt innen geologisk forskning og hadde ikke vært mulig uten datamaskinen. Men de fleste av mine prosjekter har hatt tilknytning til feltobservasjoner. Jeg tror det er helt uvurderlig å ha en nærhet til naturen for å kunne velge de riktige problemområdene. Intuisjon er viktig i geologisk forskning. Denne bygges opp over tid gjennom erfaringsrikdommen som naturen gir gjennom sanseapparatet. Vi ser, hører og lukter. Jeg tror også at kontakten med naturen bidrar til å opprettholde en ydmykhet for det vi holder på med, sier Bjørn Jamtveit.

Geologene bruker sine feltobservasjoner som motivasjon og grunnlag for fysikeres beregninger, modeller og eksperimenter. Det er også ofte geologene som definerer problemet ut fra hva de har funnet på feltarbeid. Fysikeres oppgave er å gjøre problemet så enkelt som mulig – men heller ikke enklere. Modellene man studerer, må inneholde de fysiske prosessene som er viktigst for å forstå de geologiske observasjonene man har gjort i felt.

– Vi har klart å forene de beste feltgeologene med de beste fysikerne. Der det før var et enten/eller, har vi fått til et både/og. Det gir oss stor tro på det vi holder på med, sier Bjørn Jamtveit.

Emneord: Matematikk og naturvitenskap, Geofag, Fysikk Av Ingeborg Wiese
Publisert 1. feb. 2012 12:09
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere