1961 tavaszán elején egy geológuscsoport egy lyukat fúrott a kaliforniai Baja csendes-óceáni partjainál található tengerfenékhez. Az első ilyen jellegű expedíció egy olyan projekt kezdeti fázisa volt, amelynek célja a földkéreg áthatolása és a mögötte lévő köpeny elérése. Alig tudták, hogy erőfeszítéseiket hamarosan árnyékolják el, amikor John F. Kennedy ugyanezen májusban elindította a holdversenyt.
kapcsolodo tartalom
- A Belső Föld tele van az élet egzotikus formáival
- Végül megtudjuk, mennyire alakította át a Dino-Gyilkos Asteroid a Földet
- Itt van egy nagyon jó ok az aktív hiba mélyebb fúrására
- Lehet, hogy van egy második hatalmas óceán a mélyen a felszín alatt
1972 végére, több milliárd dollár kiadása után, és több ezer tudós és mérnök együttes erőfeszítésével hat Apollo misszió landolt a Föld körüli pályáján, és több mint 841 font holdkövet és talajt hozott haza.
Eközben a földi geológusok, akik arról álmodtak, hogy áttekintést nyerjenek a Föld belső működéséről, a költségvetési csökkentéseknek köszönhetően üres kézzel hagyták a különféle programok maradványait.
Az 1960-as évek óta a kutatók megkíséreltek fúródni a Föld köpenyébe, ám ezek még nem sikerültek. Néhány erőfeszítés technikai problémák miatt kudarcot vallott; mások a különféle típusú szerencsések áldozatává váltak - többek között, amint azt a tény után kiderült, az alkalmatlan foltok kiválasztása a fúráshoz. Ezek az erőfeszítések mindazonáltal megmutatták, hogy létezik a köpenyhöz fúrható technológia és szakértelem. És most a bolygónk ezen fontos részéhez történő legfrissebb kísérlet első fázisa az Indiai-óceán délnyugati részén lévő óceánkéreg vékony szakaszán keresztül unatkozik.
Ne aggódjon: Ha a fúrók végül átszúrják a köpenyt, a forró megolvadt kőzet nem fújja fel a lyukat, és egy vulkáni kitörés során a tengerfenékre ömlött. Habár a köpenykövek folynak, a köröm növekedési sebességéhez hasonló sebességgel hajtják végre - mondja Holly Given, a San Diego-i Scripps Oceanográfiai Intézet geofizikusa.
A köpeny a bolygó legnagyobb része, amelyet otthonnak nevezünk, ám a tudósok viszonylag keveset tudnak róla közvetlen elemzés révén. A kéreg vékony furnérja, amelyen élünk, a Föld térfogatának körülbelül egy százalékát teszi ki. A belső és külső mag - szilárd és folyékony tömegek, amelyek nagyrészt vasból, nikkelből és más sűrű elemekből készülnek - a bolygó térfogatának csupán 15% -át foglalják el. A köpeny, amely a külső mag és a kéreg között fekszik, a bolygó tömegének becsült 68% -át, térfogatának pedig óriási 85% -át teszi ki.
Gondolj a köpenyre, mint egy bolygóméretű lávalámpára, ahol az anyag felveszi a meleget a mag-köpeny határán, kevésbé sűrűvé válik, és a hullámzó folyadékokban felmegy a földkéreg alsó szélére, majd az a mennyezet mentén áramlik, amíg lehűl és süllyed. vissza a mag felé. A köpenyben történő keringés rendkívül zavaros: Egy becslés szerint a kéregből a magba és vissza visszafordulás akár 2 milliárd évig is eltarthat.
A tiszta köpeny darabjának megszerzése azért fontos, mert ez segítene a bolygótudósoknak abban, hogy jobban megismerjék azokat az alapanyagokat, amelyekből a Föld felhalmozódott, amikor a naprendszerünk fiatal volt. "Alapvető igazság lenne az, amiből a világ készült" - mondja Given. Összetétele szintén utalást ad arra, hogy a Föld miként alakult ki és hogyan alakult ki a többrétegű gömbré, amelyben ma élünk - mondja.
A tudósok sokat következtethetnek a köpenyről, még minta nélkül is. A földrengés által előidézett szeizmikus hullámok sebessége és útjai, amelyek áthaladnak a bolygón, betekintést nyújtanak a köpeny sűrűségéből, viszkozitásáról és általános jellemzőiről, valamint arról, hogy ezek a tulajdonságok hol változnak. Ugyanúgy növekszik az a sebesség, amellyel a földkéreg felfelé halad, miután a közelmúltban (geológiai szempontból) megolvadtak a hatalmas jéglemezek.
Bolygónk mágneses és gravitációs tereinek mérése még több információt szolgáltat, szűkítve az ásványok típusait, amelyek a mélyben megtalálhatók - mondja Walter Munk, a Scripps fizikai óceáni kutatója. A 98 éves tudós egy kicsi kutatócsoport részét képezte, amely először 1957-ben álmodozta a köpenybe öntés gondolatát. De ezek a közvetett módszerek csak annyit tudnak megmondani egy tudósnak - jegyzi meg. "Nem helyettesítheti azt a darabot, amit a kezedben elemezni akar."
A kutatók rendelkeznek a köpeny mintáival, de ők nem érintetlenek. Néhány ezek közül kődarabok, amelyeket a vulkánok kitörése révén a Föld felszínére szállítottak. Másokat felfelé mozgattak a tektonikus lemezek közötti gyűrődő ütközésekkel. Henry Dick és Chris MacLeod geológusok szerint mégis mások emelkedtek a tengerfenék felé az óceán lassan terjedő gerincei mentén. Dick, a Massachusetts-i Woods Hole Oceanográfiai Intézet és a Walesi Cardiff Egyetem MacLeod, a mélyfúrási expedíció társvezetői az éppen az Indiai-óceán délnyugati részén fekvő szakaszban.
Az összes jelenlegi köpenymintát megváltoztatta az a folyamat, amely a Föld felszínére hozta, a légkörnek kitett vagy hosszabb ideig tengervízbe merített - valószínűleg a fentiek mindegyikét. A levegőnek és a víznek kitett köpenyminták valószínűleg elveszítették könnyebben oldódó eredeti kémiai elemeiket.
Ezért az a nagy vágy, hogy beszerezzen egy nem kitöltött köpenyt, mondja Dick. Ha rendelkezésre állnak, a tudósok elemezhetik a minta általános kémiai összetételét, valamint az ásványtanát, felbecsülhetik a kőzet sűrűségét és meghatározhatják, mennyire könnyen vezet hő- és szeizmikus hullámokat. Az eredményeket összehasonlíthatjuk a közvetett mérésekből levont értékekkel, validálva vagy vitatva ezeket a technikákat.
A köpeny végigfúrásával a geológusok megnézhetnék azt is, hogy mit hívnak Mohorovičić diszkontinuitásnak, vagy röviden Moho-nak. E rejtélyes zóna felett, amelyet az 1909-ben felfedezett horvát szeizmológusnak neveztek el, a szeizmikus hullámok másodpercenként körülbelül 4, 3 mérföldes sebességgel haladnak, olyan sebességgel, amely megegyezik a bazalton vagy a lehűtött láván áthaladó hullámokkal. A Moho alatt a hullámok másodpercenként körülbelül 5 mérföldes sebességgel hullnak, hasonló sebességgel, ahogyan egy szilícium-dioxid-szegény tipikus kőzetben haladnak, amelyet peridotitnak hívnak. A Moho jellemzően 3–6 mérföld között van az óceán fenekén, és bárhol a kontinensek alatt 12–56 mérföld között lehet.
Ezt a zónát már régóta a kéreg-köpeny határának tekintik, ahol az anyag fokozatosan lehűti és tapad a fedő kéreghez. Néhány laboratóriumi tanulmány azonban azt sugallja, hogy a Moho azt a zónát képviseli, ahol a felszíni kéregből kiszivárogtató víz reagál a köpeny peridotitjaival, hogy szerpentinnek nevezzen egy ásványi anyagot. Ez a lehetőség izgalmas - javasolja Dick és MacLeod. A szerpentint előállító geokémiai reakciók során hidrogént is előállítanak, amely a tengervízzel reagálva metánt termelhet, amely bizonyos baktériumtípusok energiaforrása. Vagy, a kutatók megjegyzik, a Moho valami más lehet a tudomány számára teljesen ismeretlen.
A köpeny titkai felszabadításának kulcsa az, hogy megtalálják a megfelelő helyet a fúráshoz. A köpeny anyag az óceán fenekén emelkedik az óceán közepén, ahol a tektonikus lemezek lassan szétválnak. De ezek a minták egyszerűen nem fognak megtenni. Az óceánfenék alatt néhány mérföldre futó kéreg megmunkálása jelentősen megváltoztatja az anyagot, és a köpenymintát reprezentatívvá teszi a Föld mélyén. És ezeknek a gerinceknek a mélyebb fúrása szintén problematikus - mondja Dick. "Egy óceángerincen vagy annak közvetlen oldalán a kéreg túl meleg ahhoz, hogy egy vagy két kilométernél többet fúrjon."
Tehát ő és kollégái fúrnak az Indiai-óceán délnyugati részén, Atlantis Bank néven, amely Madagaszkártól kb. 808 mérföldre délkeletre fekszik. Számos tényező teszi ezt a helyszínt kiváló helynek az expedíció számára - mondta Dick.
Carlotta Ferrando szerkezeti geológus néhány törzs és véna magját vizsgálja, amelyek megmutatják, hogy a sziklák deformálódtak-e. (Bill Crawford, IODP JRSO) 
Az alsó kéreg e mintájában lévő apró, deformált ásványi szemcsék vékonyra szeletelték és az anyagok között egymásra vannak helyezve, hogy a polarizált fényt továbbítsák. A krónika azt mutatja, hogy a részlegesen megolvadt kőzet megpréselt és megnyújtódott, miközben az Atlantis Bank tengerfenékéhez emelkedett. (Bill Crawford, Nemzetközi Óceánkutatási Program) 
James Natland geológus (bal oldalon) és az expedíció társtudományi tudósai, Henry Dick (középen) és Chris MacLeod (jobb oldalon) áttekinti azt, amit a csapat úgy véli, hogy a legszélesebb mag, amelyet valaha is visszanyert az óceánfúrási program. (Benoit Ildefonse, IODP) Egyrészt ez a Denver méretű tengerfenék-tapasz az óceánkéreg tetején fekszik, amely körülbelül 11 millió éves volt, így elég hűvös ahhoz, hogy bele tudjon fúrni. Másrészt a part teteje egy 9, 7 négyzet-mérföldes fennsík, amely az óceán felszínétől 2300 lábnyira helyezkedik el. Ez megkönnyíti az óceán fenekének megérintését, szemben a közeli 3, 7 mérföld mély tengerfenékkel, ami nem bátor. A térség erős óceáni áramlása megakadályozta, hogy az üledékek felhalmozódjanak a tengerfenékre, és az ott található kéreg nagyrészt kitett legyen. Ez is viszonylag vékony - a terület korábbi szeizmikus felmérése szerint a kéreg csak 1, 6 mérföld vastag.
Ezenkívül az Atlantis part alatti óceánkéreg egy az óceán közepén fekvő gerinc egy szakaszán alakult ki, ahol a kialakuló kéreg felső rétege az iránytól az egyik irányba terjedt, míg az alsó rétegek a másik felé mozogtak. A tudósok még nem tudják, hogy miért és miért történt ez. Ennek az úgynevezett aszimmetrikus terjedésnek köszönhetően, amely valószínűleg a világ közép-óceáni gerincének jelentős részén fordul elő, az Atlantis Bankot nem ragasztják fel a felső kéreg törékeny rétegei, amelyek összetörhetnek és lyukba eshetnek, amikor fúrnak. - mondja Dick. Az ilyen törmelék károsíthatja a fúrót vagy megakaszthatja azt, valamint megnehezítheti a kisebb kőzet- és iszapdarabokat a lyukból.
Annak ellenére, hogy az Atlantis Bank fúrása előnyei vannak, az expedíció sok óceánfúrási projektben közös visszaeséseket szenvedett. A hajó berakodásával kapcsolatos kérdések nappal késleltették a csapat távozását Srí Lanka-i Colombóból. A helyszínen a csapat egy fúrót vágott, de mielőtt a darabokat ki tudták halászni a lyukból, be kellett csomagolniuk és be kellett vinniük egy beteg személyzet tagját észak felé, Mauritius felé, hogy találkozzanak egy parti helikopterrel orvosi evakuálásra. A JOIDES Resolution elnevezésű hajó csaknem egy hét múlva tért vissza, majd egy-két napot erős mágnes segítségével kellett töltenie, hogy megpróbálja megszerezni a törött fúródarab darabjait.
Soha nem találták meg azokat a hiányzó darabokat. Az utolsó árok erőfeszítése során, egy erős vákuum felhasználásával, hogy megpróbálják megrántani őket, az expedíció visszahozta az óceánkéreg legnagyobb átmérőjű darabját, amely valaha visszanyert. A sötét, durva szemcsés kő hengere, úgynevezett gabbro, átmérője 7 hüvelyk - a normál méret háromszorosa - és 20 hüvelyk hosszú.
A csapat céljának mélysége az expedícióhoz 4265 láb volt a kéregben, alig a félig a köpeny felé. Sajnos január 22-től a fúrás csak a 2330 láb mélységre érte a tengerfenék alatt.
A cikk megjelenésekor a fúrási tevékenységek az Atlantis Bankban kerülnek befejezésre - a projekt e szakaszára. A misszió második, már jóváhagyott szakasza remélhetőleg befejezi a feladatot, és bekerül a köpenybe. De ez 2-5 év múlva lehet. Dick szerint heves verseny áll fenn azon csapatok számára, akik a világ más részein akarnak fúrni.
Ugyanakkor a tudományos csapat nem jelenik meg üres kézzel a projekt első szakaszából - mondja MacLeod. Fontos a minták visszanyerése az egész földkéregből. "Fogalmam sincs, hogy az óceánkéreg nagy része milyen összetételű a világ bármely pontján" - mondja Dick. Az alsó kéreg kőzetek, amelyeket korábban más mélyfúrási helyszínektől fedeztek fel, nem olyan, mint amit a kutatók számítottak.
Az Atlantis Bank projekt áttekintést nyújt az alsókéreg kémiai összetételéről. A teljes réteg teljes profilja segít a tudósoknak megérteni, hogy a mámák hogyan alakulnak át kémiai és fizikai körülmények között - beleértve azt is, hogy a köpenyek kikristályosodnak és tapadnak a kéreg alsó felületéhez.
Miután a kutatók végül megszerezték a köpenymintájukat, más csoportok saját kísérletekkel visszatérhetnek a projektbe - mondja MacLeod. „A jövőbeli expedíciók valószínűleg az elkövetkező évekre dobják a műszereket a lyukba.” Például a szeizmológusok érzékelőket küldhetnek a mérföld mély lyukba, majd közvetlenül megmérhetik a földkéregben áradó szeizmikus hullámok sebességét, ahelyett, hogy laboratóriumi úton következtetnék őket. kőzet kis mintáin végzett tesztek. A kutatók a hőmérséklet-érzékelők sorozatát is leengedhetik a lyukba, hogy megmérjék a bolygónk belső áramlását.
Kétségtelen, hogy az óceánkéreg és -köpeny minták, amelyeket végül az Atlantis Bankból szereztek be, valamint a hátrahagyott lyukból összegyűjtött adatok - a geológusokat és a geofizikusokat az elkövetkező évtizedekig fogják elfoglalni. De a türelem erény, és az idejüket meghamisítják Dick, MacLeod és geofizikai testvéreik évtizedek óta.
Szerkesztő megjegyzés: Ezt a cikket frissítették az Atlantis Bank szeizmikus felmérésének hozzárendelése érdekében.
