Vznik a rozpad superkontinentů na naší planetě se opakují. V jaké fázi se právě nacházíme? Je grantový systém v České republice nastavený dobře a jsme dostatečně kompetitivní na mezinárodním vědeckém poli? S profesorem Karlem Schulmannem jsme se bavili o geologii, cestování, podmínkách pro vědeckou práci v zahraničí i vědci Františku Běhounkovi.
Jak jste se dostal ke geologii, mohl byste zmínit základní milníky ve Vaší kariéře?
Už jako dítě jsem sbíral zkameněliny. Geologii jsem vystudoval na Karlově univerzitě, i když to nebyla má první volba oboru. Zajímaly mě historie a právo. Po studiích jsem pracoval v České geologické službě. Díky následnému angažmá na Karlově univerzitě, kde jsem působil jako profesor a ředitel Ústavu petrologie a strukturní geologie, jsem začal navazovat spolupráci se zahraničními pracovišti. Od mala tíhnu k frankofonnímu prostředí. Díky spolupráci s francouzskými kolegy jsem v roce 1995 získal angažmá na univerzitě ve Štrasburku, o sedm let později jsem tam působil jako profesor již naplno.
Přibližte nám vznik Centra pro výzkum litosféry, ve kterém působíte.
V roce 2012 jsem získal návratový grant MŠMT v rámci iniciačního programu „Návrat“ určeného pro vědce působící v zahraničí. Díky tomu jsme při České geologické službě začali budovat specializované vědecké pracoviště Centrum pro výzkum litosféry. Centrum sídlí v Praze a ve většině v něm dnes působí mladí zahraniční odborníci. Mezinárodní spolupráci dále rozvíjíme. Osobně stále přednáším na štrasburské univerzitě a spolupracuji s dalšími zahraničními pracovišti, v prvé řadě v Hong Kongu a dále pak ve Spojených státech, Austrálii, Španělsku, Švýcarsku, Velké Británii, Číně a Mongolsku. V Čechách nejvíce spolupracujeme s Karlovou univerzitou a Akademií věd.
Na video představující činnost a projekty Centra se můžete podívat zde.
Prolíná se činnost České geologické služby a Centra pro výzkum litosféry do každodenního života? Má nějaké aplikované výsledky?
Česká geologická služba poskytuje expertní podporu státní správě a informační služby veřejnosti, je velmi pokroková, co se technického vybavení i nových trendů týká. Její profil je široký. Odborníci se zabývají například hydrogeologií, stabilitou svahů, nerostnými surovinami, krajinným prostředím nebo třeba ukládáním radioaktivních odpadů. Instituce se stala stabilním poradním orgánem vlády ČR.
Informace o České geologické službě můžete zhlédnout také na tomto videu.
Těší mě, že vedení České geologické služby podporuje ale i základní výzkum. Výzkumná činnost Centra pro výzkum litosféry probíhá převážně v zahraničí – hlavně v Asii a dnes už také v severní Africe. Zde se věnujeme také environmentálním a rozvojovým projektům s přesahem do školicí a vzdělávací činnosti.
Konkrétní průnik činnosti našeho Centra s aplikovanou vědou existuje zejména v oblasti zkoumání nerostných surovin. Jedná se o zkoumání procesů vedoucích ke vzniku, zániku či recyklaci ložiskových akumulací ve vazbě na vznik a rozpad superkontinentů, které pak v praxi umožní jejich efektivnější vyhledávání a průzkum. V ohnisku zájmu ložiskových geologů jsou zejména zlato a měď, dále pak tzv. vzácné zeminy, které představují stále velmi málo pochopenou oblast spojenou s růstem zemské kůry, a přitom jsou zásadními prvky pro současný technologický rozvoj včetně elektromobility a dekarbonizace.
Pokud jde o vzdělávání, do Centra přicházejí na dlouhodobější pobyty doktorandi i magisterští studenti ze zahraničních univerzit a podílejí se na vzniku společných publikací. Naopak naši pracovníci mají možnosti využívat laboratorní metody, které sami nemáme, na zahraničních univerzitách. Jde o oboustranně velmi výhodnou spolupráci.
Mezinárodní konference k 60. jubileu prof. Schulmanna na zámku Třešť u Jihlavy, 2018
Centrum pro výzkum litosféry rozvíjíte i díky projektům Grantové agentury České republiky. Nedávno jste dokončil standardní projekt GA ČR, který byl hodnocen jako vynikající. A v současné době řešíte projekt EXPRO. Co konkrétně zkoumáte?
Sledujeme růst superkontinentů a jejich interakci se světovými oceány ve dvou regionech – ve střední Asii a na území mezi Evropou a severní Afrikou. Tyto dvě oblasti jsou totiž zcela odlišné, co se jejich vzniku týká. Ve zmíněném excelentně řešeném projektu Kontrastní mechanizmy růstu superkontinentu Pangea: nový pohled na tvorbu kontinentální kůry jsme zkoumali především asijský region. Výzkumy probíhaly převážně v Mongolsku, na jihu Ruské federace a v severní Číně.
Jak často vlastně dochází ke vzniku a rozpadu superkontinentů?
Přibližně každých cca 750 milionů let se na naší planetě shluknou všechny kontinentální bloky a tím vznikne jeden superkontinent obklopený světovým oceánem. Nejmladší superkontinent se jmenuje Pangea. My se aktuálně nacházíme v průběhu jeho rozpadu před tím, než se pravděpodobně znovu spojí. Mechanismy procesu rozpadu a aglomerace nejsou přesně známy, nevíme, proč se tak děje. Můžeme ale říci, že v historii naší planety existovaly čtyři hlavní superkontinenty. První se jmenoval Sklavie. O něm toho víme nejméně. Před asi 15 lety byl objeven a popsán druhý superkontinent Columbie. Třetím byla Rodinie a čtvrtým již zmíněná Pangea.
Kontinentální změny jsou spojené s explozí i zánikem života na Zemi. Můžete nám k tomu říct více?
Superkontinentální cykly jsou spojené se změnami chemického složení oceánů a výraznými klimatickými změnami. Například vznik velikého kontinentu zvaného Gondwana, který zahrnoval území dnešní Jižní Ameriky, Afriky, Arábie, Indie, Austrálie a Antarktidy, a byl intermezzem mezi vznikem Rodinie a Pangey, vedl k explozi života. A co bylo jejím pravděpodobným důvodem? Při kolizi velkých geologických megabloků vzniklo pohoří o délce asi 14 tisíc kilometrů s odhadovanou topografií dosahující himalájských výšek. Druhotným produktem byla extenzivní eroze pohoří vedoucí k obrovské akumulaci kontinentálních sedimentů. Například celou Antarktidu a Austrálii pokryly až dva kilometry tohoto přírodního materiálu, který byl dále odnášen do oceánů, což změnilo jejich chemismus a kromě jiného navýšilo množství vápníku a některých izotopů nutných pro život. Mořští živočichové měli najednou dostatek materiálu pro tvorbu ochranných schránek. Superkolize navíc vznikla v relativně teplém oceánu, i to bylo pro explozi života příznivé.
Vznik Pangey naopak souvisí s největším známým vymřením života na planetě vůbec. V té době, asi před 250 miliony let, pravděpodobně zmizelo až 90 procent veškeré, zejména oceánské, světové biomasy. Rozsáhlá a dlouhodobá sopečná aktivita spojená s aglomerací Pangey pravděpodobně způsobila nejprve dlouhotrvající vulkanickou zimu, následovanou změnou složení atmosféry s extrémním nárůstem obsahu oxidu uhličitého a metanu ve vzduchu. To vedlo k výraznému skleníkovému efektu a globálnímu zvýšení teploty až o 10°C společně se silným odpařováním vody a zvýšením salinity oceánů.
Aktuálně se nacházíme asi v polovině cyklu, kdy začínáme pozorovat znaky odpovídající budoucímu sjednocování superkontinentů. K tomu by mohlo dojít asi za dalších 300 milionů let.
Mongolská Gobi – obvyklé napajedlo velbloudů
V jakém období byla formována fauna a flora tak, jak je známe dnes?
Během rozpadu Pangey v průběhu druhohor, tj. před cca 200 miliony let. Rozpadem se vytvořily bloky, které se od sebe na jižní polokouli začaly velmi rychle oddalovat. Afrika, Jižní Amerika, Antarktida a Indie původně byly součástí jednoho celku zvaného Gondwana. Jeho rozdělení vedlo k obrovské diferenciaci života. Konkrétně můžeme pozorovat třeba rozdíly mezi zvířaty na severní a jižní polokouli. Přitom totožné zkameněliny např. Lystrosaura – býložravého ještěra žijícího před cca 250 miliony let – byly nalezeny jak v Antarktidě, tak v Indii a Číně. Tedy v zemích dnes vzdálených přes deset tisíc kilometrů.
Vysoce výběrový projekt EXPRO, který právě realizujete, se zabývá interakcemi mezi mladými a starými oceánskými systémy. Předmět zkoumání je vědecky zcela unikátní. Proč?
Projekt EXPRO Hlavní mechanismy periferálního kontinentálního růstu během superkontinentálního cyklu aktuálně běží druhým rokem. Zabýváme se aglomerací superkontinentu Pangea, tedy uzavíráním takzvaných „vnitřních“ oceánských domén obklopených kontinenty a jejich následnými kolizemi. Celkově ale platí, že světový „periferní“ Tichý oceán byl a je v dlouhodobém, stamiliony let trvajícím, kontaktu s kontinenty a proto je tato interakce zkoumána nejčastěji. V současné době, kdy pozorujeme největší rozepnutí kontinentálních mas, je však patrné množství kontaktů mezi starou litosférou Tichého oceánu a mladší litosférou „vnitřních“ nově vznikajících oceánů. Zde probíhá spousta dějů, které však zatím neumíme popsat. Z tohoto pohledu je zásadní region střední Asie. Je to jediné místo na planetě, o kterém víme určitě, že zde v minulosti procesy mezi „periferním“ oceánem a „vnitřními“ oceány probíhaly. Geologický archiv zejména Mongolska, Kazachstánu a severní Číny má tak bezprecedentní význam pro pochopení vzniku největšího pohoří na Zemi. Vzniklo zvětšením objemu hornin oceánského původu. Toto pohoří dosahovalo až 20 tisíc kilometrů délky, tvořilo se stovky milionů let a nazýváme jej Středoasijský orogenní pás.
Geologická exkurze v rámci mezinárodní konference POCEEL v létě roku 1999
Jaké nové poznatky může Váš projekt EXPRO přinést?
Zatím není jasné, co se děje mezi oceánskými deskami, třeba mezi Indickým a Tichým oceánem na jedné straně a Atlantikem a Tichým oceánem na straně druhé. A přesně v tom tkví inovativnost našeho výzkumu. Přišli jsme na to, že za příznivých okolností mohlo dojít k nahrazení litosféry vnitřních oceánů Tichým oceánem a „uzamčením“ jeho obrovské části uvnitř superkontinentu Pangea. V této době došlo k bezprecedentnímu nárůstu kontinentální masy ve světovém měřítku a to během velice krátké doby. Například 30 milionů let v našem pojetí je velice krátká doba. A za tuto dobu došlo k nárůstu asijského kontinentu o 30 procent.
Tato období dramatických změn bez současného zničení života otevírají mnohé otázky. Zajímá nás například, jakým způsobem se během amalgamace kůra kontinentálních bloků mění, jak se původně oceánská kůra transformuje na zralou kontinentální kůru a jakým způsobem reaguje s okolní oceánskou litosférou.
Máte zkušenosti s grantovými agenturami podporujícími základní výzkum napříč světem. Jak si podle Vás stojíme v České republice?
Velké zkušenosti mám s francouzskými grantovými agenturami ANR, INSU, Campus France a do určité míry i agenturami v Hong Kongu a Číně. Grantový systém České republiky bych srovnal právě s Hong Kongem, kde jsou podmínky velmi dobře nastavené. Získat grant ve Francii je neobyčejně obtížné zejména díky výzkumným prioritám, a to říkám i přes to, že jsem v minulosti dva projekty realizoval. Český grantový systém vnímám jako mimořádně otevřený, dávající šanci všem odvětvím výzkumu. Myslím si, že vědci s dobrými nápady v jakémkoli oboru i věku zde mají šanci projekt získat, a to opakovaně.
Český vědecký systém – i díky dlouhé socialistické periodě – však ještě není zcela zralý. Rezervy máme v mezinárodní kompetitivnosti. Ta podle mého názoru ještě nedosahuje úrovně vyspělých západních zemí. Třeba Francie se pyšní obrovskou tradicí, co se budování vědeckého stavu týká. Například na univerzitě, kde učím, působí pět laureátů Nobelovy ceny. Postavení vědců ve společnosti je zde úplně jiné, prestižní a také výrazně lépe finančně hodnocené. České vědecké prostředí je stále velmi uzavřené a je zde zakořeněn tzv. inbreeding.
Situace se ale neustále zlepšuje, vědci častěji vyjíždějí do zahraničí, progres je jasný. A na to má, myslím, velký vliv také GA ČR. Důležitá je podle mě podpora mladých vědců, vysoce prestižní jsou třeba nové projekty JUNIOR STAR. EXPRO projekty zase mohou přinést skutečně nějaké rozhodující výzkumné výsledky. Navíc díky nim vzroste šance uspět v grantové soutěži Evropské výzkumné rady.
Za sebe i tým mohu říci, že jsme spokojeni i s komunikací agentury, hodnocením a administrací projektů.
V roce 2018 jste převzal Cenu Františka Běhounka, kterou uděluje ministr školství špičkovým vědcům, studentům a pedagogům. Jaký dojem ve Vás ocenění zanechalo?
O Františku Běhounkovi jsem si hodně nastudoval. Byla to velice zvláštní osobnost. Stal se jedním z prvních doktorandů Marie Curie. Tato vědkyně byla prý velmi nepřístupná, těžko se s ní vycházelo a František Běhounek byl údajně podobný. Byl ale také velmi houževnatý, účastnil se třeba výpravy na Severní pól s Amundsenem nebo tragického letu vzducholodí „Italia“ s Nobilem. Prokazoval neuvěřitelnou vytrvalost. Zároveň byl velký romantik, psal třeba knihy pro děti. Můžeme říci, že byl Panevropan. Pracoval v Norsku, ve Francii a soustavně propagoval tehdy československou vědu ve světě. Zde se, myslím, potkáváme. Osobně jsem se věnoval mnoha evropským projektům, letním školám v rámci evropských programů TEMPUS, Marie Curie ale i řadě bilaterálních projektů mezi Francií, Hong Kongem, Čínou, Alžírskem, Marokem. Mezinárodní spolupráci vnímám jako zásadní. Asi polovina mých studentů dnes pracuje v zahraničí v akademické sféře i průmyslu, což mě těší, a ocenění si samozřejmě velmi vážím.
Udělení Ceny Františka Běhounka, Senát PČR, 2018
Hodně působíte v zahraničí, Vaše výzkumy probíhají po celém světě. Které země Vám nejvíce přirostly k srdci?
Kromě Francie a Hong Kongu mám velmi oblíbené Mongolsko, kam se každoročně vracím. Rád jezdím také do Maroka. Nádherná geologie je k vidění v čínských pohořích. Čína je fascinující také svou komplikovanou historií.
Zůstaňme v domovině. Jaké lokality zde vnímáte z geologického hlediska jako zajímavé a atraktivní?
V Praze určitě zaujme třeba Barrandova skála. Z osobních důvodů miluji Vranovskou skálu ve Vranově nad Dyjí, kde jsem svoji profesní kariéru začal. Zajímavé lokality jsou v Krušných horách – hora Meluzina, skála Sfinx; nepočítaně jich je v Jeseníkách nebo na Kralickém Sněžníku, a to na české i polské straně. Krásných míst zde máme plno. Věnuji se také exkurzím, rád každoročně provádím naší zemí francouzské studenty.
Prof. RNDr. Karel Schulmann, CSc.
Profesor Karel Schulmann je vůdčím mezinárodním odborníkem v oblasti geodynamiky orogenních procesů a tvorby kontinentů. Od roku 2012 je vedoucím Centra pro výzkum litosféry při České geologické službě. Centrum je tvořeno špičkovými českými pracovníky, kteří přišli s prof. Schulmannem ze zahraničí, ale také mladými pracovníky z Velké Británie, Francie, Španělska, Číny, Mongolska i tuzemska. Pracoviště má zásadní vědecký přínos pro rozvoj poznání zemské kůry a pro renomé České geologické služby doma i v zahraničí. Každoročně dosahuje excelentních vědeckých výsledků a jeho publikace jsou mezinárodní komunitou vysoce oceňovány.
Autorka: Mgr. Renata Třísková
Na úvodním obrázku: Mongolsko-česká expedice v jižním Altaji.
Mikrofotografie vzorku hornin z odlučné plochy sesuvu San Andrés, pomocí kterých byly identifikovány historické akcelerace
Kontrola přesného 3D monitorovacího přístroje
Odlučná plocha obřího sesuvu
Model šíření vln v Atlantickém oceánu u pobřeží Španělska, Portugalska a Maroka, vzniklých z možného kolapsu sesuvu San Andrés. T0 až T24 vyjadřuje čas v hodinách, velikost modelovaných vln pak barevná škála.
Prof. Ing. Aleš Růžička, Ph.D., se narodil v roce 1974, vystudoval inženýrský, a poté i doktorský program Anorganická a bioanorganická chemie na VŠChT a na Univerzitě Pardubice, oba pod vedením prof. Jaroslava Holečka. Postdoktorskou stáž v rámci Royal Society/NATO fellowship strávil u prof. Michaela F. Lapperta na Sussex University v Brightonu v roce 2003. V dalších letech vykonal krátkodobé pobyty a přednášel na zahraničních univerzitách (Dijon, Zaragoza, Brusel, Saitama, Zürich, Chemnitz, Graz a KIT Karlsruhe). V rámci svých pedagogických povinností vede kurzy přednášek o aspektech organokovové chemie, pokročilé anorganické chemie, NMR spektroskopie a krystalografie. Podílí se na pořádání řady mezinárodních konferencí, mimo jiných je členem Vědecké rady AV ČR a Učené společnosti ČR.