Геологический триумф: ученые просверлили окно в мантию Земли

Jul 18, 2023

На подводной горе посреди Атлантического океана ученые пробурили почти милю под дном океана и извлекли беспрецедентную научную награду — куски каменистой мантии Земли.

Рекордное достижение воодушевило ученых-геологов, которые на протяжении десятилетий мечтали прорваться сквозь мили земной коры, чтобы получить образцы загадочного царства, составляющего большую часть планеты. Тепловое движение мантии — это то, что питает тектонику плит в земной коре, вызывая образование гор, вулканов и землетрясений.

Новая экспедиция океанского бурового судна под названием «JOIDES Резолюция» технически не пробурила мантию, и дыра не является самой глубокой из когда-либо пробуренных под дном океана. Вместо этого исследователи направились к особому «тектоническому окну» в Северной Атлантике, где буровым установкам не нужно прокладывать туннели так далеко, чтобы добраться до полезной земли. Здесь породы мантии были выдвинуты близко к поверхности, поскольку дно океана медленно раздвигается на близлежащем Срединно-Атлантическом хребте.

1 мая они начали бурение скважины, известной как U1601C. Эндрю Маккейг, соруководитель экспедиции, ожидал, что сделает неглубокий «укол», поскольку рекорд бурения мантийных пород, установленный в 1990-х годах, составил всего лишь десятую часть мили. Исследователи надеялись собрать достаточно образцов, чтобы помочь выяснить, как химические реакции между мантийными породами и водой могли привести к возникновению жизни на нашей планете. Но океанское бурение может оказаться ненадежным предприятием: буры застревают, или длинные извлекаемые керны породы могут оказаться лишь частичными образцами.

Однако на этот раз бур выдавал трубку за трубкой темного камня, многие из которых были на удивление целыми.

«Все продолжало идти все глубже, глубже и глубже. Тогда все в научной группе сказали: «Эй, это то, чего мы хотели с самого начала». С 1960 года мы хотели проделать такую ​​глубокую дыру в мантийной породе», — сказал Маккейг, выступая в рамках резолюции JOIDES за несколько минут до того, как на борт подняли еще один длинный участок темной породы. Когда 2 июня команда прекратила бурение, команда взяла образцы горных пород с глубины 4157 футов ниже морского дна.

«Мы достигли амбиций, которые питали научное сообщество на протяжении многих десятилетий», — сказал Маккейг.

Ученые на суше с нетерпением следили за ходом экспедиции, ожидая получения большого количества данных, которые откроют новое окно в глубины Земли и подпитают годы исследований.

«Мы просто на Луне в восторге от того, что у них есть — удивительный участок скал», — сказал Эндрю Фишер, гидрогеолог Калифорнийского университета в Санта-Крус, который консультирует аспиранта, находящегося на борту корабля и следил за их прогрессом удаленно.

В 1909 году хорватский сейсмолог Андрия Мохоровичич обнаружил границу внутри Земли.

Мохоровичич наблюдал, как сейсмические волны, возникающие в результате землетрясения, проходят через землю, подобно использованию рентгеновских лучей для исследования внутренних частей человеческого тела. Ближе к поверхности сейсмические волны двигались с одной скоростью, но мимо определенной зоны по всему земному шару они двигались быстрее, что позволяет предположить, что волны двигались через два отдельных слоя горных пород.

Этот разрыв, получивший название Мохо, теперь считается линией между земной корой и ее мантией. Его глубина варьируется, но мантия обычно начинается примерно в пяти милях от дна океана и примерно в 20 милях от континентов.

«Думайте о корочке так же, как о красивом торте с глазурью, но вам нужен именно торт, а не глазурь», — сказала Джессика Уоррен, профессор наук о Земле в Университете Делавэра, которая также следила за ходом проекта. продвигаться удаленно. «Если мы хотим понять Землю в целом, под ней находится огромное, огромное количество камней».

Внутреннее ядро ​​Земли, похоже, замедляет свое вращение

Мантия не является чем-то совершенно неизвестным. Время от времени извержения вулканов извергают его кусочки — куски зеленоватого перидотита, породы, доминирующей в верхней мантии, заключенной в базальтовую породу. Но эти образцы, называемые мантийными ксенолитами, имеют свои ограничения, поскольку во время путешествия на поверхность они часто разжевываются и выветриваются. Есть также офиолиты, листы океанической коры с оттенком верхней мантии, которые были подняты и приклеены к земле. Но поездка изменила и их.