Geofyzika je jeho život. "Moja práca mi ukazuje hranice súčasnej vedy a vlastných schopností."

„Pomocou detekcie anomálií v geofyzikálnych poliach dokážeme často nájsť rôzne archeologické objekty ... Počas jednej medzinárodnej letnej školy sa nám, spolu so študentami, podarilo nájsť na ploche opusteného smetiska v tureckom meste Iznik prejavy základov trojloďovej ranokresťanskej baziliky.“, hovorí prof. RNDr. Roman Pašteka, univerzitný a vysokoškolský profesor, pôsobiaci na Prírodovedeckej fakulte Univerzity Komenského v Bratislave.

Ochotne nám porozprával o tom, čo geofyzika je, a ako ju vieme využiť v bežnom živote. Veľmi vtipným spôsobom okomentoval aj chýbajúci dĺžeň vo svojom priezvisku, ktorým sme sa mu nechtiac pokúsili zmeniť meno: „Môjmu otcovi zabudli v jeho rodnom liste napísať nad "e" dĺžeň, a tak sme medzi Paštékovcami taká malá skupinka Paštekovcov," uviedol na vysvetlenie.

Dočítala som sa, že váš otec založil v roku 1969 Katedru aplikovanej a environmentálnej geofyziky. Ako dieťa ste s ním chodievali na merania do terénu. Už vtedy vám táto práca učarovala natoľko, že ste vedeli, že sa jej chcete venovať aj v budúcnosti?

Áno, už vtedy. Najprv som to vnímal len ako výlety s otcom do prírody, ale časom som sa začal zaujímať o to,  čo to tam s tými zvláštnymi a zaujímavými prístrojmi vlastne merajú. Otec mal vždy tú trpezlivosť, že mi to aj vysvetlil – samozrejme v rámci možností môjho chápania v danom veku. Na základnej a strednej škole ma veľmi bavila matematika, fyzika, chémia a aj geológia (v tej dobe na gymnáziách bol venovaný celý jeden ročník v predmete Prírodopis práve geológii – čo dnes, podľa môjho názoru, nesmierne chýba). Geofyzika je zas typickým hraničným odborom, ako napríklad biochémia, geochémia alebo biofyzika, kde sa stretajú dve prírodovedné zamerania a vzniká ich zaujímavá kombinácia. V štvrtom ročníku gymnázia som sa tajne, bez otcovho vedomia, prihlásil na štúdium geológie a aplikovanej geofyziky. Otec nebol straník a v tej dobe mal na fakulte dosť veľa neprajníkov. Nechcel, aby mi robili problémy. Napokon bol však rád, že som si tento smer vybral a išiel „v jeho šľapajach“. Ani tá situácia na fakulte nebola taká zlá, ako predpokladal - až na zopár výnimiek. Učitelia ku mne pristupovali korektne, priateľsky. A veľa ma naučili.

Do vašej rodiny patria aj známi umelci ako Milan Paštéka, ktorý bol akademickým maliarom a Jozef Paštéka - scenárista a dramaturg. Nikdy vás nezaujal nejaký umelecký smer, ktorému ste sa chceli venovať?

Moja mama mi stále opakovala, že Paštékovci sú „buď umelci, matematici alebo chemici“. Viem, že takéto tvrdenie je poriadne zovšeobecnené, ale v mnohých prípadoch to skutočne platí – aj viaceré z detí Milana a Jozefa Paštéku sú aktívne buď v umení alebo matematike. Moja sestra tiež veľmi pekne maľuje a má to ako hobby a aj v prípade mojich detí sa dá toto umelecké zameranie pozorovať. U mňa osobne sa umelecké sklony až tak neprejavili, aj keď ako dieťa som rád maľoval. Časom však „zvíťazilo“ prírodovedné zameranie a štúdium aplikácií fyziky v rôznych oblastiach vedy a techniky sa mi stalo zamestnaním i koníčkom.

Vysvetlili by ste našim čitateľom, čomu presne sa venujete vo svojom výskume? Čo znamená aplikovaná geofyzika, gravimetria či magnetometria?

Mnohí fyzici počas stáročí zistili, že pozorovanie a meranie rôznych fyzikálnych javov súvisí aj s tvarom a stavbou zemského telesa a postupne začali vznikať rôzne aplikácie, ktorých cieľom bolo získať viac informácií o detailnej stavbe Zeme. Veď už v rámci prvých opakovaných meraní príťažlivosti zeme (meranie tiažového zrýchlenia g) v 18. storočí sa na rôznych miestach jej povrchu zistilo, že v hodnotách existujú merateľné rozdiely a že tento fakt bude asi súvisieť s tvarom Zeme. Takto sa postupne rozvinuli rôzne odvetvia geodézie a geofyziky a časom aj aplikovanej geofyziky, ktorej úlohou je prispievať svojimi výsledkami k lepšiemu pochopeniu stavby horninového a pôdneho prostredia, vyhľadávať rôzne objekty pod zemským povrchom – od ložísk nerastných surovín až po zakryté archeologické štruktúry. Podľa toho, aké fyzikálne pole je základom určitého merania, sa odvetvia aplikovanej geofyziky delia na rôzne druhy: gravimetriu (pracuje s gravitačným poľom), magnetometriu (magnetické pole), geoelektriku (elektrické polia v horninovom prostredí), rádiometriu (rádioaktivita hornín) atď. Tieto polia vytvárajú nad rôznymi objektami (umiestnenými pod zemským povrchom) určité odchýlky, nazývané anomálie. Práve tieto anomálie sa snažíme našimi meraniami detegovať a následne interpretovať.

Niektoré z množstva vašich odborných prác sa zaoberajú gravitačným pôsobením vzdialeného reliéfu Zeme, venujú pozornosť výpočtu korekcie gravitačného vplyvu atmosféry i použitiu georadaru a mikrogravimetrie. Prečo sú takéto výskumy dôležité?

Vymenovali ste tu viacero oblastí, ktorým sa spolu s mojimi spolupracovníkmi a doktorandmi venujeme už dlhšie obdobie – a pravdu povediac ani neviem, že na ktoré z nich sa mám v tejto odpovedi sústrediť... 😊 Skúsil by som sa zamerať na tú tzv. mikrogravimetriu, čo je vlastne odvetvie, ktoré sa venuje veľmi presnému meraniu tiažového zrýchlenia a jeho aplikáciám. Mnohí čitatelia vedia, že tiažové zrýchlenie (g) je dôležitá fyzikálna veličina, ale už menšiemu počtu ľudí je známa skutočnosť, že táto hodnota nie je konštantná, mení sa na povrchu Zeme v závislosti od polohy, najmä teda nadmorskej výšky a od prítomnosti objektov s rôznou hustotou v podloží. Keď sa niekde nachádzajú horniny s nižšou hustotou (prípadne až dutiny), hodnota meraného g na zemskom povrchu klesá. Konkrétne v našich aplikáciách pre archeológiu využívame mikrogravimetriu pri detekcii podpovrchových dutín, ako sú povedzme pivnice, chodby a aj väčšie hrobky, napríklad krypty. Túto metódu sme využili na detekciu krýpt vo viacerých kostoloch u nás na Slovensku a detegovali sme takýmto spôsobom už desiatky krýpt. Vykonali sme aj úspešné testovacie merania nad existujúcou pohrebnou komorou vo veľmi známej mohyle Newgrange v Írsku, kde by sme mali tento rok pokračovať v doterajšom výskume. Podľa našich počítačových simulácií by táto metóda mohla byť rovnako úspešná aj pri overení prítomnosti novo objavenej veľkej dutiny v Cheopsovej pyramíde v Egypte. Tam by sme sa radi v budúcnosti vybrali a tieto predpoklady overili pomocou vlastných meraní.

Okrem toho, že ste prispievali odbornými prácami na zahraničných vedeckých konferenciách po celej Európe, v Las Vegas či Houstone, vymysleli ste aj tzv. regularizovanú deriváciu. Vo vedeckej oblasti je tento pojem viac než známy. No čo konkrétne znamená?

Derivácie sú veľmi dôležité v samotnej matematickej analýze, ale aj v mnohých ďalších numerických aplikáciách, nakoľko nám číselne hovoria o tom, ako sa menia dané skúmané fyzikálne veličiny v rôznych smeroch a v čase. To znamená, že sa pomocou derivácií môžeme dozvedieť čosi aj o jemných zmenách v našich meraných fyzikálnych poliach – a tieto zmeny môžu súvisieť práve s detekciou hľadaných objektov pod zemských povrchom, či už ide o geologické alebo archeologické štruktúry. Praktický výpočet derivácií má však jednu veľkú nevýhodu – spolu so zvýraznením prejavov hľadaných objektov sa zosilňuje aj prítomnosť šumu a chýb v nameraných fyzikálnych poliach. A to často až takým spôsobom, že tento zvýraznený šum úplne maskuje prejavy jeho študovaných čŕt. Práve tzv. regularizované derivácie problém riešia, presnejšie povedané, potláčajú zvýraznený šum tak, aby vo výsledkoch výpočtu derivácií nedominoval. Musím priznať, že to nebol náš výmysel v zmysle, že by sme na to spolu s mojimi spolupracovníkmi prišli ako úplne prví – iba sme využili poznatky ruských matematikov z prvej polovice 20. storočia a vhodným spôsobom sme ich numericky zakomponovali do našich riešení. Zafungovalo to celkom dobre, tento spôsob ich výpočtu prevzalo už viacero odborníkov po celom svete.

Ako by ste motivovali mladých ľudí, ktorí majú blízko ku geofyzike, aby vyskúšali napríklad aj takéto odborné zameranie?

Geofyzika je krásne vedné odvetvie, práve preto, že spája fyziku s geovedami (aj s environmentalistikou a archeológiou). Mnohí mladí ľudia majú záujem o prelínanie sa vedeckých odborov a práve takéto medziodborové štúdia, ako napríklad geofyzika môžu byť pre nich zaujímavé. To platí ale aj pre iné odvetvia, ktoré spájajú povedzme biológiu, či geológiu s chémiou a inými prírodovednými odbormi, dokonca aj s informatikou. Takýchto študijných programov je možné u nás na Slovensku študovať viacero, netreba za tým ani chodiť do zahraničia. Najfascinujúcejšie na našom odbore je možnosť stále niečo nové skúmať a objavovať, a tým aj pomáhať iným ľuďom a organizáciám. Dá sa zaoberať vyslovene teoretickými štúdiami alebo pracovať plne v praxi. Veľmi príťažlivé je, že pri našej práci netrávime celý čas „iba rutinne za počítačom“, hoc programovanie vedeckých úloh je tvorivá a nádherná činnosť. Zaujímavé je, že veľa času trávime v teréne, pri našich meraniach, kde okrem iného spoznávame nové miesta i ľudí. Je to skutočne pestré, vedecko-aplikačné zameranie, plne ho odporúčam mladým ľuďom, ktorí majú záujem o prírodné vedy. Toto odvetvie je možné študovať v aplikovanej verzii na Prírodovedeckej fakulte a v teoretickej verzii na Fakulte matematiky, fyziky a informatiky. Obe zamerania sú ponúkané v rámci študijných programov magisterského a doktorandského štúdia na Univerzite Komenského v Bratislave.

S čím najzaujímavejším ste sa pri svojej práci a výskume stretli?

Naša práca je skutočne veľmi zaujímavá a je pre nás neustálou výzvou – nakoľko  často nevieme vopred,  či presne nájdeme to čo hľadáme a či v danej situácii dobre „zaberú“ naše prieskumné metódy. To nás učí aj určitej pokore, pretože sa neraz stretávame so situáciami, keď sa nám nepodarí nájsť hľadaný objekt alebo prehliadneme čosi, čo sa pod zemským povrchom skutočne nachádza. V tomto ohľade je to pre nás škola a ukazuje nám hranice súčasnej vedy a aj našich schopností a zručností. Aby som sa vrátil k vašej otázke – je toho skutočne veľa, čo sme už objavili. No musím sa priznať, že najviac zaujímavých výsledkov ma oslovilo práve v oblasti použitia geofyzikálnych metód pri nedeštruktívnom archeologickom prieskume. Pomocou detekcie anomálií v geofyzikálnych poliach dokážeme často nájsť rôzne archeologické objekty, pričom nie je potrebné kopať. Spomedzi výsledkov tejto aplikácie geofyziky by som tu rád spomenul jeden zaujímavý výsledok: počas jednej medzinárodnej letnej školy sa nám spolu so študentmi podarilo nájsť na ploche opusteného smetiska v tureckom meste Iznik prejavy základov trojloďovej ranokresťanskej baziliky. Bol to skutočne pekný nález – podarilo sa nám to nájsť pomocou georadarových meraní. Keď potom jeden nemecký archeológ položil nami identifikovaný pôdorys kostola na pôvodnú sieť ulíc tohto mesta z približne 4. storočia (v tej dobe to bola Nikaia, významné mesto byzantskej ríše), zistil, že tento kostol musel byť umiestnený na jednej z hlavných ulíc mesta a tým pádom v ňom zohrávať nesmierne dôležitú úlohu. Je dokonca možné, že sa tu odohrávala časť obradov známeho 1. nícejského koncilu. Miesto ešte nebolo archeologicky overené výkopom, takže nedočkavo vyčkávam, čo sa tam presne nájde. Pevne dúfam, že sa toho aj dožijem.

Keďže vo vašej profesii zamestnávate každý deň predovšetkým svoju myseľ, čo je pre vás osvedčenou formou relaxu?

Rád relaxujem s členmi mojej rodiny a priateľmi, ktorých mám. Mám tiež rád prácu v okolí nášho rodinného domu a v záhrade. Pri takomto druhu oddychu dokážem skutočne „vypnúť“ a nemyslieť len na veci z práce. Veľmi rád mám prechádzky v prírode, bývame našťastie hneď pri lese a v letnom období tam trávim veľa času. Som vášnivý hubár, ale zbieram iba niekoľko overených druhov – takže moje mykologické poznatky sú na veľmi nízkej úrovni. To mi však nijako neuberá na vášni a radosti pri ich zbieraní. Rád športujem, samozrejme iba na rekreačnej úrovni – preferujem hokejbal, floorbal a basketbal. Veľmi rád pozerám dobré filmy a rád aj čítam (mám rád tvorbu rakúskeho spisovateľa Franza Werfela) – keď mi to moja pracovná vyťaženosť dovolí. Je to taký paradox, ale mnohí vedci v mojich rokoch a postavení často trávia čas tým, že čítajú vedecké a odborné práce iných ľudí – v rámci posudzovania podaných rukopisov pre rôzne zahraničné aj domáce vedecké časopisy, posudzovaním rôznych záverečných vedeckých prác (dizertačné, rigorózne, habilitačné). Musím sa priznať, že nie vždy ide o „radostné čítanie...“ No, a potom nám zostáva málo času na čítanie tých vecí, ktoré by sme skutočne čítať chceli...