Základný výskum
HURAI, Vratislav- ČERNUŠÁK, Ivan - RANDIVE, Kirtikumar. Raman spectroscopic study of polysulfanes (H 2 S n ) in natural fluid inclusions. In Chemical Geology, 2019, vol. 508, p. 15-29. (2018: 3.618 - IF, Q1 - JCR, 1.624 - SJR, Q1 - SJR, karentované - CCC). (2019 - Current Contents). ISSN 0009-2541.
Ramanova spektroskopia metánových inklúzií s vysokým obsahom sírovodíka (do 74 hmot. %) v proterozoickom kremenci z Indie odhalila okrem vibračných pásov H2S a CH4 pri 2609 a 2919 cm-1 aj neznáme pásy pri 2488-2574 cm-1. Kvantovo-chemické modelovanie pomocou DFT teórie preukázalo existenciu vibrácií polysulfánových komplexov v kryštalickej síre. Plynný obsah inklúzií sa pretransformoval na metánovo-vodíkovú zmes počas krátkeho ožiarenia častíc síry zeleným svetlom Nd-YAG lasera s výkonom 25 mW. Žiadny rozklad sírovodíka však nenastal pri ľubovoľne dlhom ožarovaní H2S-CH4 inklúzií bez síry. Z toho sme odvodili, že fotolytický rozklad polysulfánov vygeneroval rýchle H·radikály schopné roztrhnúť silnú S-H väzbu v molekulárnom sírovodíku aj pri izbovej teplote. Fotolýza zemného plynu za asistencie polysulfánov kombinuje benefity deaktivácie toxického sírovodíka s produkciou vodíka a predstavuje ekologickú alternatívu pre spracovanie zemného plynu s vysokým obsahom H2S bez nutnosti produkcie skleníkových plynov.
KOTULOVÁ, Júlia - STAREK, Dušan - HAVELCOVÁ, Martina - PÁLKOVÁ, Helena. Amber and organic matter from the late Oligocene deep-water deposits of the Central Western Carpathians (Orava-Podhale Basin). In International Journal of Coal Geology, 2019, vol. 207, p. 96-109. (2018: 5.330 - IF, Q1 - JCR, 2.333 - SJR, Q1 - SJR, karentované - CCC). (2019 - Current Contents). ISSN 0166-5162.
Jedinečný nález jantáru v sedimentoch centrálnokarpatského paleogénu v blízkosti slovensko-poľských hraníc predstavoval ideálnu príležitosť získať cenné informácie o pôvode a osude tejto skamenelej viac ako 20 miliónov rokov starej živice, ako aj o celkovom obraze prostredia, v ktorom vznikol. Z výskumu vyplýva, že jantár je fosilizovaná živica, ktorá vytiekla z ihličnatého stromu z čeľade araukáriovitých (Araucariaceae), ktorá sa na severnej pologuli v súčasnosti už prirodzene nevyskytuje. Vo vlhkom subtropickom podnebí na pobreží paleogénneho mora rástol les so stromami bohatými na živicu, v blízkosti ústia paleo-rieky sa rozprestierali rašeliniská. Les i rašeliniská boli ovplyvňované častými požiarmi a záplavami. Požiare rašelinísk a povrchovej vegetácie dosahovali teplotu medzi 370-750°C. Aj samotný jantár bol krátkodo vystavený požiaru s teplotou viac ako 250°C. Analýzy popola indikujú opakujúce sa požiare, ktoré mohli dosahovať teplotu vyššiu ako 980°C. Takéto vysoké teploty sú typické pre intenzívne lesné požiare ktoré sa šíria korunami stromov. Počas záplav bol alterovaný jantár spláchnutý do rieky a spolu so sedimentami transportovaný do hlbokomorského prostredia. Následkom rýchleho pochovania pod sedimentami ostal pomerne dobre zachovaný až do dnešných čias.
KRISTEK, Jozef - MOCZO, Peter - CHALJUB, Emmanuel - KRISTEKOVÁ, Miriam. A discrete representation of a heterogeneous viscoelastic medium for the finite-difference modelling of seismic wave propagation. In Geophysical Journal International, 2019, vol. 217, issue 3, p. 2021-2034. (2018: 2.777 - IF, Q2 - JCR, 1.296 - SJR, Q1 - SJR, karentované - CCC). (2019 - Current Contents). ISSN 0956-540X.
Presnosť a výpočtová efektívnosť numerických simulácií šírenia seizmických vĺn a zemetrasného pohybu v realistických modeloch veľmi závisia na diskrétnej sieťovej reprezentácii materiálových heterogenít a útlmu. Vyvinuli sme novú ortorombickú reprezentáciu heterogénneho viskoelastického prostredia s rozhraniami. Heterogenita prostredia je v konečno-diferenčnej bunke reprezentovaná efektívnym prostredím s ortorombickou anizotropiou. Efektívne materiálové parametre v sieti sú vypočítavané numericky ako objemové ortorombické priemery v sieťovej bunke, ktorá je centrovaná v pozícii zodpovedajúcej zložky napätia. Reprezentácia je aplikovateľná na konečno-diferenčné schémy formulované v rýchlosti-napätí, posunutí-napätí a v posunutí na striedavo usporiadaných, čiastočne striedavo usporiadaných, Lebedevových a usporiadaných sieťach. Vyvinuli sme aj optimálnu procedúru na spoločné určenie anelastických koeficientov a relaxačných frekvencií pre ľubovoľnú Q(ω) závislosť.
VALACH, Fridrich - HEJDA, Pavel - REVALLO, Miloš - BOCHNÍČEK, Josef. Possible role of auroral oval-related currents in two intense magnetic storms recorded by old mid-latitude observatories Clementinum and Greenwich. In Journal of Space Weather and Space Climate, 2019, vol. 9, p. A11. (2018: 2.821 - IF, Q2 - JCR, 0.740 - SJR, Q2 - SJR, karentované - CCC). (2019 - Current Contents). ISSN 2115-7251.
Analyzovali sme dve mimoriadne intenzívne magnetické búrky. Búrka zo 17.11.1848, doteraz neznáma odbornej verejnosti, bola pozorovaná pražským observatóriom pomocou magnetometra Gaussovho typu. Búrka zo 4.2.1872 je naopak známa ako najintenzívnejšia búrka v modernej histórii, čo sa týka rozsahu polárnych žiar, ktoré ju sprevádzali. Obidva javy sa vyznačovali prudkou depresiou horizontálnej intenzity (>400 nT a >500 nT) a aurorálny ovál sa vtedy objavil v nízkych šírkach. Búrku z roku 1848 sme interpretovali ako prejav subbúrkového elektrožetu a nezvyčajný priebeh búrky z r. 1872 sme pripísali kombinácii búrky prúdového prstenca a východného elektrožetu. Študované javy demonštrujú, že v protiklade s doteraz prijatou teóriou sa búrlivé javy, ktoré sú dobre známe vo vysokých magnetických šírkach, môžu objaviť aj v nižších šírkach a predstavovať tu pre pozemské prostredie nebezpečný jav.
Aplikačný typ
BIČÁROVÁ, Svetlana - SITKOVÁ, Zuzana - PAVLENDOVÁ, Hana - FLEISCHER, Peter jr. - FLEISCHER, Peter - BYTNEROWICZ, Andrzej. The role of environmental factors in ozone uptake of Pinus mugo Turra. In Atmospheric pollution research, 2019, vol. 10, no. 1, p. 283-293. (2018: 2.918 - IF, Q2 - JCR, 0.818 - SJR, Q1 - SJR, karentované - CCC). (2019 - Current Contents). ISSN 1309-1042.
Prízemný ozón ovplyvňuje kvalitu ovzdušia v horskom prostredí a patrí k významným stresovým faktorom lesných drevín. Oxidačný účinok ozónu môže vyvolať nežiaduce fyziologické zmeny vedúce k poškodeniu základných funkcií a štruktúr bunky. Indikátorom nepriaznivého vplyvu ozónu na lesné dreviny je hodnota fytotoxickej ozónovej dávky (POD). V tejto práci sme pomocou depozičného modelu DO3SE skúmali vplyv environmentálnych faktorov (fENVI) na hodnotu POD pre borovicu horskú (Pinus mugo Turra). Zistili sme, že fENVI (teplota a vlhkosť vzduchu, slnečné žiarenie, dostupnosť pôdnej vody) nespôsobili výrazné obmedzenie toku ozónu do bunkových štruktúr a prispeli tak k pomerne vysokej hodnote POD. Kľúčovým parametrom pri modelovom výpočte POD je maximálna stomatálna vodivosť (Gmax). Výsledky POD pre Gmax zo štandarnej parametrizácie a Gmax odovodenej z priameho gazometrického merania ukazujú, že tento parameter má podstatne významnejší vplyv na hodnotu POD ako fENVI. Z priamych meraní environmentálnych prvkov bol pomocou metódy symbolickej regresie odvodený funkčný vzťah pre výpočet stomatálnej vodivosti (Gsto), ktorý zohľadňuje špecifické podmienky príjmu ozónu pre borovicu horskú v oblasti Vysokých Tatier.
VAJDA, Peter - ZAHOREC, Pavol - BILČÍK, Dušan - PAPČO, Juraj. Deformation-induced topographic effects in interpretation of spatiotemporal gravity changes: Review of approaches and new insights. In Surveys in Geophysics, 2019, vol. 40, no. 5, p. 1095-1127. (2018: 5.226 - IF, Q1 - JCR, 2.294 - SJR, Q1 - SJR, karentované - CCC). (2019 - Current Contents). ISSN 0169-3298.
Vylepšili sme metodiku spracovania a interpretácie reziduálnych časovo-priestorových zmien tiaže pozorovaných v sopečných oblastiach tým, že sme odvodili nový presný vzorec pre výpočet účinku deformácie topografického povrchu. Navrhnutú metodiku sme overili numerickými simuláciami na syntetických deformačných poliach v centrálnej sopečnej oblasti ostrova Tenerife. Naša metodika pomôže zdokonaliť detekciu migrácie magmy počas sopečného nepokoja.
Medzinárodné vedecké projekty
GÁLIS, Martin - AMPUERO, Jean Paul - MAI, Martin Paul - KRISTEK, Jozef. Initiation and arrest of earthquake ruptures due to elongated overstressed regions. In Geophysical Journal International, 2019, vol. 217, issue 3, p. 1783-1797. (2018: 2.777 - IF, Q2 - JCR, 1.296 - SJR, Q1 - SJR, karentované - CCC). (2019 - Current Contents). ISSN 0956-540X.
Prírodné aj indukované zemetrasenia vznikajú v miestach, v ktorých je napätie na zlome blízko medze pevnosti. V mnohých situáciách majú tieto oblasti („asperity“) výrazne natiahnutý tvar; napr. zlom pretínajúci rezervoár s prebiehajúcou injektážou, alebo koncentrácia napätia na spodnej hranici seizmogénnej zóny v dôsledku „creepu“ na hlbších častiach zlomu. Teoretické odhady minimálnej veľkosti asperity spôsobujúcej tzv. runaway trhliny a výslednej veľkosti tzv. arrested trhlín existujú iba pre 2D problémy alebo 3D problém s pomerom strán asperity blízkym 1. V tejto práci sme preto analyzovali ako vznik a zastavenie trhlín závisí na veľkosti a tvare (pomere strán) takýchto asperiít a na počiatočnom napätí. Zistili sme, že pokiaľ je kratší strana asperity menšia ako zodpovedajúca kritická dĺžka, tak sa problém efektívne redukuje na 2D problém, kontrolovaný dĺžkou. V ostatných prípadoch je vznik a zastavenie trhliny kontrolované plochou asperity tak, ako v 3D probléme. V kontexte indukovanej seizmicity náš model umožňuje identifikovať výhodné a nevhodné situácie pre tzv. semaforové systémy monitorovania indukovanej seizmicity.
TOMAŠOVÝCH, Adam - GALLMETZER, Ivo - HASELMAIR, Alexandra - KAUFMAN, D. S. - MAVRIČ, Borut - ZUSCHIN, Martin. A decline in molluscan carbonate production driven by the loss of vegetated habitats encoded in the Holocene sedimentary record of the Gulf of Trieste. In Sedimentology, 2019, vol. 66, no. 3, p. 781-807. (2018: 3.244 - IF, Q1 - JCR, 1.571 - SJR, Q1 - SJR, karentované - CCC). (2019 - Current Contents). ISSN 0037-0746.
V severnom Jadranskom mori došlo v druhej polovici 20. storočia k rozsiahlemu kolapsu ekosystémov s morskými trávami. Tieto zmeny sa dajú dobre rozpoznať a sledovať v stratigrafických archívoch. V dvoch vrtoch odobratých v južnej časti Terstského zálivu v oblastiach s veľmi nízkou rýchlosťou sedimentácie sme kvantifikovali paleoekologické trendy v zložení a diverzite bentických ekosystémov s mäkkýšmi počas posledných niekoľkých storočí. Časové spriemerovane 5-10 cm-hrubých intervalov v týchto vrtoch ale dosahuje až 1,000-2,000 rokov, a pokles v diverzite a v populačnej hustote mäkkýšov ktoré sa udiali počas posledných 100-200 rokov sú vo vrtoch čiastočne pomiešané kvôli silnej bioturbácii. S metódou stratigrafického odmiešania založenou na rádiometrickom datovaní sa nám podarilo datovať silný ústup druhov ktoré sú typické pre ekosystémy morských tráv na hranicu 19. a 20. storočia.
VRŠANSKÝ, Peter - SENDI, Hemen - ARISTOV, Danil - BECHLY, Günter - MÜLLER, Patrick - ELLENBERGER, Sieghard - AZAR, Dany - UEDA, K. - BARNA, Peter - GARCIA, Thierry. Ancient roaches further exemplify 'no land return' in aquatic insects. In Gondwana Research, 2019, vol. 68, p. 22-33. (2018: 6.478 - IF, Q1 - JCR, 3.612 - SJR, Q1 - SJR, karentované - CCC). (2019 - Current Contents). ISSN 1342-937X.
Medzinárodný vedecký tím pod vedením P. Vršanského prispel k objasneniu genézy vodného hmyzu. Ide o porovnávajúci materiál nových skupín vodných švábov zo širokého časového obdobia spred 300, 270, 220, 151, 127, 115 a 98 miliónov rokov. Na štúdium súčasných ekvivalentov sa podnikli dve expedície do neporušených pralesov UNESCO rezervácie SUMACO v Ekvádore. Objav poslúžil na globálnu analýzu všetkých vodných živočíchov. Výsledky vyústili do približne 6 000 záznamov o evolúcii vodného hmyzu od karbónu podnes a preukázali, že hmyz nie je schopný z vody (evolučne) vyjsť na súš. Na začiatku bol počet vodných skupín ku suchozemským malý, tento pomer sa však stabilizoval počas triasu a je už takmer 250 miliónov rokov nemenný. Väčšina vodných línií prežíva dodnes, čo sa o suchozemských živočíchoch nedá povedať. U hmyzu tieto informácie vedú k prekvapivému zisteniu. Kým počas celej histórie tento hmyz liezol zo súše do vody 236 krát, naspäť sa im to za tento priepastný časový úsek nepodarilo ani raz. To je v kontraste napríklad so stavovcami, ktoré sa aj z vody vracajú naspať na súš. Je teda veľmi pochybné, že by prvý hmyz bol vodný ako sa to často predpokladá. Žijúce vodné šváby v Ekvádore plávajú extrémne rýchlo – až meter za sekundu. Napriek tomu nemajú ani jedno viditeľné prispôsobenie. Vyzerajú ako úplne obyčajné šváby, prispôsobenia sa ukrývajú v nanopovrchoch. Patria medzi najpokročilejšie línie.