Průkopnický výlet do vrtání do skal na dně Atlantského oceánu dal vědcům nejlepší pohled na to, jak by Země mohla vypadat pod její kůrou.

Vědci shromáždili téměř nepřerušený 1 268 metrů dlouhý vzorek zelené mramorové skály z oblasti, kde pozemský plášť-silná vnitřní vrstva, která tvoří více než 80% planety-pronikla do oceánského dna. Zkoušky, které se konají 8. srpnaVědabyly popsány poskytovány bezprecedentní vhled do procesů, které vedou k tvorbě kůry.

„Měli jsme tento příběh v naší hlavě“ o tom, jak by takové skály měly vypadat, ale je to úplně jiné, když to vidíte na stole, “říká Natsue Abe, petrolog v Japonské agentuře pro mořskou vědu a technologii v Yokohamě.

Úspěchy expedice jsou „fantastickým milníkem“, říká Rosalind Coggon, mořský geolog na University of Southampton ve Velké Británii. "Vrtání oceánu poskytuje jediný přístup k vzorkům z hlubokého na Zemi, které jsou rozhodující pro pochopení tvorby a vývoje naší planety."

Scientists in hard hats and face masks examine core samles in a lab on board JOIDES Resolution research vessel

Oceánský plášť Země - typ kůry nalezený primárně pod zemským mořem než pod jeho kontinenty - se skládá především z husté sopečné horniny zvané čedič. Je mnohem tenčí a mladší než kontinentální kůra, protože horniny jsou neustále recyklovány pohyby tektonických desek.

Čedičové se vytvářejí, když Magma tlačí ponorkovými trhlinami podél hřebenů středního oceánu. Samotná magma pochází z procesu zvaného částečné tání v plášti - který je do značné míry tvořen průsvitným, zeleným minerálům bohatým na hořčík. Jak materiál stoupá v plášti, tlak nad ním klesá, což způsobuje, že některé z těchto minerálů se roztaví a vytvářejí mikroskopické filmy magmatu mezi skalními krystaly.

Na oceánský dno vybuchne obvykle pouze magma. Ale na některých místech se Mantle Rock také dostane na povrch, kde přichází do kontaktu s mořskou vodou v reakci zvané serpentinizace. To mění strukturu skály - dává jí mramorový vzhled - a uvolňuje různé látky, včetně vodíku.

Snadné vrtání

Navštíveno v květnu 2023Joides ResolutionMísto, kde se to stalo: podvodní hora zvaná Massif Atlantis, který se nachází západně od středotecku Atlantiku. Dlouhá loď 143 metrů je vybavena vysokým jeřábem 62 metrů pro podvodní vrtání.

Vědci na palubě se rozhodli Ztracené město Chcete -li vrtat, místo na jižní straně masivu. Tato oblast je charakterizována hydrotermálními otvory, ve kterých mikrobiální extrémofily používají úniku vodíku.

"Plánovali jsme jen 200 metrů, protože to bylo nejhlubší místo, kde se lidé kdy podařilo vrtat do pláště Rock," říká Johan Lissenberg, petrolog na Cardiff University ve Velké Británii. Vrtání však bylo překvapivě snadné a třikrát rychlejší než obvykle a vrátilo se dlouhé nepřerušené válce skály zvané jádra. "Takže jsme se rozhodli pokračovat," říká Lissenberg. Tým se zastavil až tehdy, když expedice skončila podle svého rozvrhu.

Vědci nyní zveřejnili své první výsledky. "To, co hlásíme, je doslova to, co můžete dělat na lodi. Tým 30 vědců, kteří po dobu dvou měsíců věnovali nad jádry ve dne i v noci, dokumentovali palec po palec, jak přicházejí."

Deep-sea drilling: Diagram showing how researchers on a ship drilled into rock that originated in the Earth's mantle.

Když vědci podrobně zkoumali skalní strukturu, všimli si „šikmých rysů“, charakteristický podpis převládající teorie toho, jak se magma odděluje od pláště, aby se stala součástí kůry, říká Lissenberg. Skála pláště byla také rozptýlena s jinými typy hornin v jádrech, což naznačuje, že hranice pláště-krust není tak ostrá, jak sesismografické údaje obvykle naznačují, říká Jessica Warren, geochemistka na University of Delaware v Newarku. Tyto výsledky společně „jsou zásadní pro to, jak rozumíme tvorbě tektonických desek v oceánech,“ říká.

Nejistá budoucnost

Výlet omezuje hodnou čtyřleté kariéru proJoides Resolution, které si americká National Science Foundation (NSF) pronajala od soukromé společnosti. NSF však oznámila, že si již nemůže dovolit 72 milionů dolarů ročně, aby provozovala loď po splnění jejích povinností IODP a že program bude ukončen. To ponechává některé vědce, zejména ti, kteří na začátku jejich kariéry, nejisté ohledně budoucnosti pole, říká Aled Evans, námořní geolog na University of Southampton.

Zbývající „velká výzva“ pro geovědkyně vrtá čedickou vrstvu a přes hranici krustové pláště-nazývané Diskontinuita Mohorovičiće nebo „Moho“. To by jim umožnilo získat přístup k panenským plášťovým horninám, které nereagovaly s mořskou vodou. "Ještě jsme se do skutečného pláště nevyvrtali," říká Abe. Překvapivě hladké vrtání v ztracených městech dobře pro tyto budoucí pokusy japonského výzkumného nádobyChikyumohla být provedena, dodává. "Skály pláště jsou nejčastější součástí celé naší planety," říká Evans. "Jejich vzorkování by bylo zásadní pro pochopení toho, z čeho je naše planeta vyrobena."