En banebrytende tur for å bore inn i steiner i bunnen av Atlanterhavet har gitt forskere sitt beste glimt, men likevel inn i hvordan Jorden kan se ut under skorpen.

Forskere har samlet en nesten ubrutt 1 268 meter lang prøve av grønn, marmorlignende stein fra en region der jordens mantel-det tykke, indre laget som utgjør mer enn 80% av planeten-har trengt gjennom havbunnen. Øvingene, som finner sted 8. augustVitenskaphar blitt beskrevet gir enestående innsikt i prosessene som fører til jordskorpedannelse.

"Vi hadde denne historien i hodet" om hvordan slike bergarter skulle se ut, men det er helt annerledes når "du ser det der på et bord," sier Natsue Abe, en petrolog ved Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology i Yokohama.

Ekspedisjonens prestasjoner er en "fantastisk milepæl," sier Rosalind Coggon, marin geolog ved University of Southampton, Storbritannia. "Havboring gir den eneste tilgangen til prøver fra dypt inne i jorden, som er avgjørende for å forstå dannelsen og utviklingen av planeten vår."

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

Jordens oseaniske mantel - typen skorpe som først og fremst finnes under jordens hav i stedet for under kontinentene - er først og fremst sammensatt av tett, vulkansk berg kalt basalt. Den er mye tynnere og yngre enn den kontinentale skorpen fordi steinene kontinuerlig blir resirkulert gjennom bevegelsene til tektoniske plater.

Basalt dannes når Magma skyver opp gjennom ubåtspissene langs rygger i midten av havet. Selve magmaen kommer fra en prosess som kalles delvis smelting i mantelen - som i stor grad består av gjennomskinnelige, grønne, magnesiumrike mineraler. Når materialet stiger i mantelen, faller trykket over det, noe som får noen av disse mineralene til å smelte og danne mikroskopiske filmer av magma mellom bergkrystaller.

Normalt brytes bare magma ut på havbunnen. Men noen steder kommer Mantle Rock også til overflaten, der den kommer i kontakt med sjøvann i en reaksjon som kalles serpentinisering. Dette endrer strukturen til berget - og gir den et marmorlignende utseende - og frigjør forskjellige stoffer, inkludert hydrogen.

Lett å bore

Besøkt i mai 2023Joides oppløsningEt sted hvor dette skjedde: et undervannsfjell kalt Atlantis-massivet, som ligger vest for Mid-Ocean Ridge of the Atlantic. Det 143 meter lange skipet er utstyrt med en 62 meter høy kran for boring av undervann.

Forskerne ombord bestemte seg for å Mistet by å bore, et sted på sørsiden av massivet. Regionen er preget av hydrotermiske ventilasjonsåpninger der mikrobielle ekstremofile bruker det rømte hydrogenet.

"Vi planla bare å bore 200 meter fordi det var det dypeste stedet mennesker noen gang hadde klart å bore inn i Mantle Rock," sier Johan Lissenberg, en petrolog ved Cardiff University, Storbritannia. Men boringen var overraskende enkel og tre ganger raskere enn vanlig, og den returnerte lange, ubrutte sylindere av berg kalt kjerner. "Så vi bestemte oss for å fortsette," sier Lissenberg. Teamet stoppet bare da ekspedisjonen ble avsluttet i henhold til planen.

Forskerne har nå publisert sine første resultater. "Det vi rapporterer er bokstavelig talt hva du kan gjøre på skipet. Et team på 30 forskere som porer over kjernene dag og natt i to måneder, og dokumenterer, tommer for tomme, hvordan de kommer opp."

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

Da forskere undersøkte bergens struktur i detalj, la de merke til "skrå funksjoner", en karakteristisk signatur av den rådende teorien om hvordan magma skiller seg fra mantelen for å bli en del av skorpen, sier Lissenberg. Mantlebergarten var også ispedd andre typer bergarter i kjernene, noe som antydet at mantel-skorpen ikke er så skarp som seismografiske data typisk antyder, sier Jessica Warren, en geokjemist ved University of Delaware i Newark. Disse resultatene sammen "er avgjørende for hvordan vi forstår dannelsen av tektoniske plater i havene," sier hun.

Usikker fremtid

Turen gir en verdig karriere på fire tiår forJoides oppløsning, som US National Science Foundation (NSF) hadde leid fra et privat selskap. Men NSF har kunngjort at den ikke lenger har råd til de 72 millioner dollar per år det koster å drifte skipet etter å ha oppfylt sine IODP -forpliktelser, og at programmet vil bli avsluttet. Det etterlater noen forskere, spesielt de som er tidlig i karrieren, usikre på feltets fremtid, sier Aled Evans, marin geolog ved University of Southampton.

En gjenværende "storslått utfordring" for geovitenskapsmenn borer gjennom det basaltiske laget og over skorpe-mantelgrensen-kalt Mohorovičić-diskontinuiteten, eller "Moho." Dette vil gi dem tilgang til jomfruelige mantelbergarter som ikke har reagert med sjøvann. "Vi har ikke boret inn i den virkelige mantelen ennå," sier Abe. Den overraskende glatte boringen ved tapte bydeler godt for disse fremtidige forsøkene fra Japans forskningsfartøyChikyuKan utføres, legger hun til. "Mantelbergarter er den vanligste delen av hele planeten vår," sier Evans. "Å prøve dem ville være grunnleggende for å forstå hva planeten vår er laget av."