Revārīgais ceļojums, lai iedziļinātos klintīs Atlantijas okeāna apakšā, ir devis zinātniekiem savu labāko ieskatu, tomēr par to, ko Zeme varētu izskatīties zem tā garozas.

Pētnieki ir savākuši gandrīz nesalauztu 1 268 metru garu zaļu, marmora līdzīgu iežu paraugu no reģiona, kurā Zemes mantija-biezs, iekšējais slānis, kas veido vairāk nekā 80% no planētas-ir iekļuvis okeāna dibenā. Mēģinājumi, kas notiek 8. augustāZinātneir aprakstīti, sniedz nepieredzētu ieskatu procesos, kas noved pie garozas veidošanās.

"Mums bija šis stāsts mūsu galvā" par to, kā vajadzēja izskatīties šādām klintīm, bet tas ir pilnīgi atšķirīgi, kad "jūs to redzat uz galda", saka Japānas Jūras Zinātnes un tehnoloģijas aģentūras Japānas Jūras zinātnes un tehnoloģijas aģentūras Natsue Abe.

Ekspedīcijas sasniegumi ir "fantastisks pavērsiens", saka Rosalind Coggon, jūras ģeologs Sauthemptonas Universitātē, Lielbritānijā. "Okeāna urbšana nodrošina vienīgo piekļuvi paraugiem no dziļas zemes, kas ir kritiski svarīgi, lai izprastu mūsu planētas veidošanos un attīstību."

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

Zemes okeāna mantija - garozas veids, kas galvenokārt atrodams zem Zemes jūrām, nevis zem tās kontinentiem, galvenokārt sastāv no blīvām, vulkāniskām iežiem, ko sauc par bazaltu. Tas ir daudz plānāks un jaunāks par kontinentālo garozu, jo ieži tiek nepārtraukti pārstrādāti, izmantojot tektonisko plākšņu kustības.

Bazalts veidojas, kad magma izstumj caur zemūdens plaisām gar vidu okeāna grēdām. Pati magma nāk no procesa, ko sauc par daļēju kausēšanu mantijā, kuru lielā mērā veido caurspīdīgi, zaļi, ar magniju bagātiem minerāliem. Kad materiāls paaugstinās mantijā, spiediens virs tā nokrīt, izraisot dažus no šiem minerāliem izkausēt un veidot mikroskopiskas magmas plēves starp klinšu kristāliem.

Parasti uz okeāna dibena izceļas tikai magma. Bet dažās vietās mantijas klints arī nonāk līdz virsmai, kur tas nonāk saskarē ar jūras ūdeni reakcijā, ko sauc par serpentinizāciju. Tas maina klinšu struktūru - piešķirot tam marmoram līdzīgu izskatu - un izdala dažādas vielas, ieskaitot ūdeņradi.

Viegli urbt

Apmeklēts 2023. gada maijāJoides izšķirtspējaVieta, kur tas notika: zemūdens kalns, ko sauc par Atlantis Massif, kas atrodas uz rietumiem no Atlantijas okeāna vidējā okeāna kores. 143 metru garais kuģis ir aprīkots ar 62 metru augstu celtni zemūdens urbšanai.

Uz kuģa esošie pētnieki nolēma Pazudušā pilsēta Lai urbtu, atrašanās vieta masīva dienvidu pusē. Reģionu raksturo hidrotermiskās ventilācijas atveres, kurās mikrobu ekstremofili izmanto bēgošo ūdeņradi.

"Mēs plānojām tikai urbt 200 metrus, jo tā bija visdziļākā vieta, kur cilvēkiem jebkad bija izdevies iedziļināties Mantle Rock," saka Johans Lissenbergs, Kārdifas universitātes, Lielbritānijas, petrologs. Bet urbšana bija pārsteidzoši viegla un trīs reizes ātrāka nekā parasti, un tā atgriezās garus, nesalauztus klinšu cilindrus, ko sauc par kodoliem. "Tāpēc mēs vienkārši nolēmām turpināt darbību," saka Lissenbergs. Komanda apstājās tikai tad, kad ekspedīcija beidzās atbilstoši tās grafikam.

Pētnieki tagad ir publicējuši savus pirmos rezultātus. "Tas, ko mēs ziņojam, ir burtiski tas, ko jūs varat darīt uz kuģa. 30 zinātnieku komanda, kas divus mēnešus vairāk un naktī pulcējas virs serdeņiem, dokumentējot collu collu, kā viņi nāk klajā."

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

Kad zinātnieki detalizēti pārbaudīja klints struktūru, viņi pamanīja "slīpas pazīmes", kas raksturīgs dominējošās teorijas paraksts par to, kā magma atdalās no mantijas, lai kļūtu par garozas daļu, saka Lissenbergs. Mantles klints tika savstarpēji savienots ar cita veida klinšu veidiem kodolos, kas liek domāt, ka mantijas-garozas robeža nav tik asa, kā parasti liecina seismogrāfiski dati, saka Džesika Vorena, Delavēras universitātes ģeoķīme Ņūarkā. Šie rezultāti kopā “ir izšķiroši svarīgi, kā mēs saprotam tektonisko plākšņu veidošanos okeānos”, viņa saka.

Neskaidra nākotne

Ceļojums ierobežo cienīgu četru gadu desmitu karjeruJoides izšķirtspēja, kuru ASV Nacionālais zinātnes fonds (NSF) bija īrējis no privāta uzņēmuma. Bet NSF ir paziņojis, ka tā vairs nevar atļauties 72 miljonus dolāru gadā, kas maksā kuģi pēc tā IODP saistību izpildīšanas un ka programma tiks pārtraukta. Tas atstāj dažus zinātniekus, it īpaši tos, kas sākas karjerā, nav pārliecināti par lauka nākotni, saka Aleds Evanss, Sauthemptonas universitātes jūras ģeologs.

Atlikušais “grandiozais izaicinājums” ģeozinātniekiem ir urbšana caur bazalta slāni un pāri garozas apvalka robežai-ko sauc par Mohorovičić pārtraukumu jeb “Moho”. Tas viņiem ļautu piekļūt Virgin Mantle akmeņiem, kas nav reaģējuši ar Seawater. "Mēs vēl neesam iedziļinājušies īstajā mantijā," saka Abe. Pārsteidzoši gludā urbšana Lost City labi nodrošina šos turpmākos Japānas pētījumu kuģa mēģinājumusChikyuVarētu veikt, viņa piebilst. “Mantles ieži ir visizplatītākā daļa no visas mūsu planētas,” saka Evanss. "To paraugu ņemšana būtu būtiska, lai izprastu, no kā izgatavots mūsu planēta."