Τα βαθύτερα δείγματα βράχου από το μανδύα της Γης αποκάλυψαν

Ένα πρωτοποριακό ταξίδι για να τρυπήσει σε βράχους στο κάτω μέρος του Ατλαντικού Ωκεανού έδωσε στους επιστήμονες την καλύτερη ματιά τους ακόμα σε αυτό που μπορεί να μοιάζει με τη γη κάτω από την κρούστα της.

Οι ερευνητές έχουν συγκεντρώσει ένα σχεδόν αδιάσπαστο δείγμα 1.268 μέτρων από πράσινο, μαρμάρινο βράχο από μια περιοχή όπου το μανδύα της Γης-το παχύ, εσωτερικό στρώμα που αποτελεί περισσότερο από το 80% του πλανήτη-έχει διεισδύσει στο πάτωμα του ωκεανού. Οι πρόβες, οι οποίες πραγματοποιούνται στις 8 ΑυγούστουΕπιστήμηέχουν περιγραφεί παρέχουν πρωτοφανή εικόνα των διαδικασιών που οδηγούν σε σχηματισμό κρούστας.

"Είχαμε αυτή την ιστορία στο κεφάλι μας" για το τι έπρεπε να μοιάζουν με τέτοιους βράχους, αλλά είναι εντελώς διαφορετικό όταν "το βλέπετε εκεί σε ένα τραπέζι", λέει ο Natsue Abe, πετρολόγος στην υπηρεσία της Ιαπωνίας για την επιστήμη και την τεχνολογία της Θαλάσσιας Γης στη Γιοκοχάμα.

Τα επιτεύγματα της αποστολής είναι ένα "φανταστικό ορόσημο", λέει ο Rosalind Coggon, θαλάσσιος γεωλόγος στο Πανεπιστήμιο του Southampton του Ηνωμένου Βασιλείου. "Η γεώτρηση των ωκεανών παρέχει τη μόνη πρόσβαση σε δείγματα από βαθιά μέσα στη γη, τα οποία είναι κρίσιμα για την κατανόηση του σχηματισμού και της εξέλιξης του πλανήτη μας".

Ο ωκεάνιος μανδύας της Γης - ο τύπος κρούστας που βρίσκεται κυρίως κάτω από τις θάλασσες της Γης και όχι κάτω από τις ηπείρους της - αποτελείται κυρίως από πυκνό, ηφαιστειακό βράχο που ονομάζεται βασάλτης. Είναι πολύ λεπτότερο και νεότερο από την ηπειρωτική κρούστα επειδή τα βράχια ανακυκλώνονται συνεχώς μέσα από τις κινήσεις των τεκτονικών πλακών.

Το βασικό σχηματίζεται όταν το μάγμα σπρώχνει επάνω μέσα από υποβρύχια σχισμή κατά μήκος των κορυφογραμμών των μέσων ωκεανών. Το ίδιο το μάγμα προέρχεται από μια διαδικασία που ονομάζεται μερική τήξη στο μανδύα - το οποίο αποτελείται σε μεγάλο βαθμό από ημιδιαφανή, πράσινα, πλούσια σε μαγνήσιο ορυκτά. Καθώς το υλικό αυξάνεται στο μανδύα, η πίεση πάνω από αυτό πέφτει, προκαλώντας μερικά από αυτά τα ορυκτά να λιώσουν και να σχηματίσουν μικροσκοπικές μεμβράνες μάγματος μεταξύ κρυστάλλων βράχου.

Κανονικά μόνο το μάγμα εκρήγνυται στο πάτωμα του ωκεανού. Αλλά σε ορισμένα μέρη, το Mantle Rock το κάνει επίσης στην επιφάνεια, όπου έρχεται σε επαφή με το θαλασσινό νερό σε μια αντίδραση που ονομάζεται Serpentinization. Αυτό αλλάζει τη δομή του βράχου - δίνοντάς του μια εμφάνιση που μοιάζει με μαρμάρινο - και απελευθερώνει διάφορες ουσίες, συμπεριλαμβανομένου του υδρογόνου.

Εύκολο στη διάνοιξη

Επισκέφθηκε τον Μάιο του 2023ΨήφισμαΈνα μέρος όπου συνέβη αυτό: ένα υποβρύχιο βουνό που ονομάζεται Atlantis Massif, που βρίσκεται δυτικά της κορυφογραμμής του Ατλαντικού. Το πλοίο μήκους 143 μέτρων είναι εξοπλισμένο με γερανό ύψους 62 μέτρων για υποβρύχια διάτρηση.

Οι ερευνητές αποφάσισαν να Χαμένη πόλη Για να τρυπήσετε, μια θέση στη νότια πλευρά του Massif. Η περιοχή χαρακτηρίζεται από υδροθερμικούς αεραγωγούς στις οποίες οι μικροβιακοί ακραίοφιλοι χρησιμοποιούν το διαφεύγιμο υδρογόνο.

"Σχεδιάσαμε μόνο να τρυπήσουν 200 μέτρα επειδή αυτό ήταν το βαθύτερο μέρος που οι άνθρωποι είχαν καταφέρει ποτέ να τρυπήσουν στο Mantle Rock", λέει ο Johan Lissenberg, πετρολόγος στο Πανεπιστήμιο του Κάρντιφ του Ηνωμένου Βασιλείου. Αλλά η γεώτρηση ήταν εκπληκτικά εύκολη και τρεις φορές ταχύτερη από το συνηθισμένο, και επέστρεψε μακρύς, αδιάσπαστους κυλίνδρους του βράχου που ονομάζονται πυρήνες. "Έτσι αποφασίσαμε να συνεχίσουμε", λέει ο Lissenberg. Η ομάδα σταμάτησε μόνο όταν η αποστολή τελείωσε σύμφωνα με το πρόγραμμά της.

Οι ερευνητές δημοσίευσαν τώρα τα πρώτα τους αποτελέσματα. "Αυτό που αναφέρουμε είναι κυριολεκτικά αυτό που μπορείτε να κάνετε στο πλοίο. Μια ομάδα 30 επιστημόνων που κυματίζουν πάνω από τους πυρήνες μέρα και νύχτα για δύο μήνες, τεκμηριωμένη, ίντσα ανά ίντσα, πώς έρχονται".

Όταν οι επιστήμονες εξέτασαν λεπτομερώς τη δομή του βράχου, παρατήρησαν ότι «τα κλίση χαρακτηριστικά», μια χαρακτηριστική υπογραφή της επικρατούσας θεωρίας του τρόπου με τον οποίο το μάγμα διαχωρίζεται από το μανδύα για να γίνει μέρος του φλοιού, λέει ο Lissenberg. Ο βράχος του μανδύα ήταν επίσης διαστρεβλωμένος με άλλους τύπους βράχου στους πυρήνες, υποδηλώνοντας ότι το όριο του μανδύα-κρούστα δεν είναι τόσο έντονο όσο υποδηλώνει τα σεισμογραφικά δεδομένα, λέει η Jessica Warren, γεωχημική στο Πανεπιστήμιο του Delaware στο Newark. Αυτά τα αποτελέσματα μαζί "είναι ζωτικής σημασίας για το πώς καταλαβαίνουμε το σχηματισμό τεκτονικών πλακών στους ωκεανούς", λέει.

Αβέβαιο μέλλον

Το ταξίδι καλύπτει μια άξια καριέρα τετραετών για τοΨήφισμα, το οποίο το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ (NSF) είχε νοικιάσει από μια ιδιωτική εταιρεία. Ωστόσο, η NSF ανακοίνωσε ότι δεν μπορεί πλέον να αντέξει τα 72 εκατομμύρια δολάρια ετησίως κοστίζει για τη λειτουργία του πλοίου μετά την εκπλήρωση των υποχρεώσεών του IODP και ότι το πρόγραμμα θα τερματιστεί. Αυτό αφήνει ορισμένους επιστήμονες, ιδιαίτερα εκείνους που βρίσκονται νωρίς στη σταδιοδρομία τους, αβέβαιοι για το μέλλον του τομέα, λέει ο Aled Evans, θαλάσσιος γεωλόγος στο Πανεπιστήμιο του Southampton.

Μια εναπομένουσα "Μεγάλη Πρόκληση" για τους γεωεπιστήμονες είναι η διάτρηση μέσω του βασαλτικού στρώματος και πέρα ​​από το όριο του φλοιού-μάντλεου-που ονομάζεται Mohorovičić ασυνέχεια, ή "Moho". Αυτό θα τους επέτρεπε να έχουν πρόσβαση σε βράχους παρθένου μανδύα που δεν έχουν αντιδράσει με θαλασσινό νερό. "Δεν έχουμε τρυπήσει ακόμα στο πραγματικό μανδύα", λέει ο Abe. Η εκπληκτικά ομαλή γεώτρηση στο Lost City Bites για αυτές τις μελλοντικές προσπάθειες από το ερευνητικό σκάφος της ΙαπωνίαςChikyuΘα μπορούσε να πραγματοποιηθεί, προσθέτει. "Οι βράχοι του Mantle είναι το πιο συνηθισμένο μέρος ολόκληρου του πλανήτη μας", λέει ο Evans. "Η δειγματοληψία τους θα ήταν θεμελιώδης για την κατανόηση του πλανήτη μας."