Novatoriška kelionė į gręžimą į uolas Atlanto vandenyno apačioje mokslininkams suteikė geriausią žvilgsnį į tai, kaip žemė gali atrodyti po jos pluta.

Tyrėjai surinko beveik nenutrūkstamą 1 268 metrų ilgio žalios, marmurinės panašios uolienos pavyzdį iš regiono, kuriame Žemės mantija-storas, vidinis sluoksnis, sudarantis daugiau nei 80% planetos-prasiskverbė į vandenyno dugną. Repeticijos, kurios vyksta rugpjūčio 8 dMokslasaprašyti pateikė precedento neturintį įžvalgą apie procesus, kurie lemia plutos formavimąsi.

„Mes turėjome šią istoriją galvoje“ apie tai, kaip tokios uolos turėjo atrodyti, tačiau ji yra visiškai kitokia, kai „matai ją ten ant stalo“,-sako Natsue Abe, Japonijos jūrų ir žemės mokslo ir technologijos agentūros petrologas Jokohamoje.

Ekspedicijos laimėjimai yra „fantastiškas etapas“, - sako Rosalind Coggon, jūrų geologas Sautamptono universitete, JK. „Vandenyno gręžimas suteikia vienintelę prieigą prie pavyzdžių iš gilios žemės, kurios yra labai svarbios norint suprasti mūsų planetos formavimąsi ir raidą“.

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

Žemės vandenyno mantija - plutos rūšis, esanti pirmiausia po Žemės jūromis, o ne po jos žemynais - daugiausia sudaro tanki, vulkaninė uola, vadinama Basalt. Jis yra daug plonesnis ir jaunesnis už kontinentinę plutą, nes uolienos nuolat perdirbamos per tektoninių plokštelių judesius.

Bazaltas susidaro, kai magma stumiasi per povandeninius įtrūkimus išilgai vandenyno viduryje. Pati magma kyla iš proceso, vadinamo daliniu mantijos tirpimu, kurį daugiausia sudaro permatomi, žali, magnio turtingi mineralai. Medžiagai kyla mantijoje, slėgis virš jo krinta, todėl kai kurie iš šių mineralų ištirpsta ir sudaro mikroskopines magmos plėveles tarp uolienų kristalų.

Paprastai tik magma išsiveržė ant vandenyno dugno. Tačiau kai kuriose vietose „Mantle Rock“ taip pat nuneša jį į paviršių, kur ji liečiasi su jūros vandeniu reakcija, vadinama serpentinizacija. Tai keičia uolienos struktūrą - suteikiant jai marmurinę išvaizdą - ir išskiria įvairias medžiagas, įskaitant vandenilį.

Lengva gręžti

Lankėsi 2023 m. Gegužės mėnJoides ResolutionVieta, kurioje tai atsitiko: povandeninis kalnas, vadinamas Atlantis masyvas, esančiame į vakarus nuo Vidurio Atlanto. 143 metrų ilgio laive yra 62 metrų aukščio kranas, skirtas gręžti povandeninį.

Laive esantys tyrėjai nusprendė Pamestas miestas Gręžti, vieta pietinėje masyvo pusėje. Regionui būdingos hidroterminės angos, kuriose mikrobų ekstremofilai naudoja pabėgantį vandenilį.

„Mes planavome gręžti tik 200 metrų, nes tai buvo giliausia vieta, kurią žmonėms kada nors pavyko gręžti į„ Mantle Rock “, - sako Johanas Lissenbergas, Petrologas iš Kardifo universiteto, JK. Tačiau gręžimas buvo stebėtinai lengvas ir tris kartus greičiau nei įprasta, ir jis grįžo ilgas, nenutrūkstamus uolienų cilindrus, vadinamus šerdimis. „Taigi mes tiesiog nusprendėme tęsti toliau“, - sako Lissenbergas. Komanda sustojo tik tada, kai ekspedicija baigėsi pagal jos tvarkaraštį.

Tyrėjai dabar paskelbė savo pirmuosius rezultatus. "Tai, ką mes pranešame, yra tai, ką galite padaryti laive. 30 mokslininkų komanda du mėnesius per šerdį, rodomą per branduolius dieną ir naktį, dokumentuojant, coliais coliais, kaip jie sugalvoja."

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

Kai mokslininkai išsamiai ištyrė uolienos struktūrą, jie pastebėjo „pasvirusius bruožus“, būdingą vyraujančios teorijos parašą, kaip magma skiriasi nuo mantijos, kad taptų plutos dalimi, sako Lissenbergas. Mantijos uola taip pat buvo įsiterpusi į kitų rūšių uolieną šerdyse, ir tai rodo, kad mantijos plutos riba nėra tokia aštri, kaip paprastai rodo seismografiniai duomenys, sako Jessica Warren, Delavero universiteto Niuarko universiteto geochemistė. Šie rezultatai kartu „yra labai svarbūs tam, kaip mes suprantame tektoninių plokštelių susidarymą vandenynuose“, - sako ji.

Neaiški ateitis

Kelionė uždengia vertą keturių dešimtmečių karjerąJoides Resolution, kurį JAV nacionalinis mokslo fondas (NSF) išsinuomojo iš privačios įmonės. Tačiau NSF paskelbė, kad nebegali sau leisti 72 mln. USD per metus, kai ji kainuoja valdyti laivą, įvykdžius savo IODP įsipareigojimus ir kad programa bus nutraukta. Tai palieka kai kuriuos mokslininkus, ypač jų karjeros pradžioje, neaiškiai dėl lauko ateities, sako Aled Evans, Southamptono universiteto jūrų geologas.

Likęs „didysis iššūkis“ geomokslininkams yra gręžti per bazaltinį sluoksnį ir per plutos-Mantle ribą-vadinamą Mohorovičić netolygumu arba „Moho“. Tai leistų jiems pasiekti „Virgin Mantle“ uolienas, kurios nereagavo su jūros vandeniu. „Mes dar nesame gręžimo į tikrąją mantiją“, - sako Abe. Stebėtinai sklandus gręžimas „Lost City“ gerai tinka šiems Japonijos tyrimų laivo bandymams ateityjeChikyuGali būti atlikta, priduria ji. „Mantijos uolienos yra labiausiai paplitusi visos mūsų planetos dalis“, - sako Evansas. „Jų atranka būtų esminė norint suprasti, iš ko pagaminta mūsų planeta“.