La începutul primăverii anului 1961, un grup de geologi a început să găurească o gaură în litoralul de pe coasta Pacificului din Baja California. Expediția, prima de genul său, a fost faza inițială a unui proiect menit să străpungă crusta Pământului și să ajungă la mantia de bază. Nu știau prea puțin că eforturile lor vor fi în curând umbrate atunci când John F. Kennedy a lansat cursa pe lună în luna mai a acelui an.
Continut Asemanator
- Pământul interior intră în forme de viață exotice
- În sfârșit, știm cât de mult pământul reamenajat asteroid Dino-Killing
- Iată unul dintre motivele foarte bune pentru a perfora într-o defecțiune activă
- Poate fi un al doilea ocean masiv adânc sub suprafață
Până la sfârșitul anului 1972, după ce a cheltuit miliarde de dolari și prin efortul colectiv al mii de oameni de știință și ingineri, șase misiuni Apollo au aterizat pe tovarășul orbital al Pământului și au adus acasă peste 841 de kilograme de roci de lună și sol.
Între timp, geologii aflați la pământ, care au visat să arunce o privire asupra funcționării interioare a Pământului au fost lăsați cu mâna goală cu rămășițele diferitelor programe, datorită reducerilor bugetare.
Începând cu anii 1960, cercetătorii au încercat să perfecționeze în mantia Pământului, dar încă nu s-au întâlnit cu succes. Unele eforturi au eșuat din cauza problemelor tehnice; alții au căzut pradă diferitelor sorturi de ghinion - inclusiv, după cum s-a descoperit în urma faptului, alegerea unor locuri nepotrivite pentru foraj. Cu toate acestea, aceste eforturi au arătat că tehnologia și expertiza care urmează să fie perfecționate până la manta există. Și acum prima fază a celei mai recente încercări de a ajunge în această parte importantă a planetei noastre este plictisitoare printr-o secțiune subțire de crustă oceanică din sud-vestul Oceanului Indian.
Nu vă faceți griji: atunci când burghiele străpung în cele din urmă mantaua, roca topită fierbinte nu va înălța gaura și va vărsa pe fundul mării într-o erupție vulcanică. Deși rocile de manta curg, ele fac acest lucru cu o viteză asemănătoare cu ritmul de creștere a unghiilor, spune Holly Give, geofizic la Instituția de Scripturi din Oceanografie din San Diego.
Mantaua este cea mai mare parte a acestei planete pe care o numim acasă, însă oamenii de știință știu relativ puțin despre aceasta prin analize directe. Furnirul subțire de crustă pe care trăim constituie aproximativ un procent din volumul Pământului. Nucleul interior și exterior - mase solide și lichide, care sunt în mare parte din fier, nichel și alte elemente dense - ocupă doar 15 la sută din volumul planetei. Mantaua, care se află între miezul exterior și crustă, reprezintă aproximativ 68 la sută din masa planetei și un procent ridicat de 85 la sută din volumul său.
Gândiți-vă la manta ca pe o lampă de lavă de dimensiuni planete, unde materialul ridică căldura la limita miezului-manta, devine mai puțin dens și se ridică în prune pline până la marginea inferioară a scoarței terestre, apoi curge de-a lungul tavanului până se răcește și se scufundă înapoi spre miez. Circulația în manta este în mod excepțional leneșă: conform unei estimări, o călătorie dus-întors de la crustă la miez și din nou ar putea dura până la 2 miliarde de ani.
Obținerea unei bucăți verzi a mantalei este importantă, deoarece i-ar ajuta pe oamenii de știință planetari să constate mai bine materiile prime din care Pământul se accelera atunci când sistemul nostru solar era tânăr. „Ar fi un adevăr temeinic din ceea ce este făcută lumea”, spune Date. Ea spune că compoziția sa ar oferi indicii despre cum s-a format Pământul inițial și cum a evoluat în orbul multistrat pe care îl locuim astăzi, spune ea.
Oamenii de știință pot deduce multe despre manta, chiar și fără o probă. Vitezele și traseele valurilor seismice generate de cutremur care trec pe planetă oferă o perspectivă asupra densității, vâscozității și caracteristicilor generale ale mantei, precum și modul în care aceste proprietăți variază de la un loc la altul. La fel și ritmul cu care crusta Pământului răsare în sus, după ce a fost cântărită de masele de gheață care s-au topit recent (în termeni geologici).
Măsurile câmpurilor magnetice și gravitaționale ale planetei noastre transmit și mai multe informații, reducând tipurile de minerale care pot fi găsite în adâncime, spune Walter Munk, oceanograf fizic la Scripps. Omul de știință, care acum are 98 de ani, a făcut parte dintr-un grup mic de cercetători care au visat pentru prima dată ideea de a fora în manta în 1957. Dar aceste metode indirecte pot spune doar unui om de știință, remarcă el. "Nu există niciun înlocuitor pentru a avea o bucată din ceea ce vrei să analizezi în mâinile tale."
Cercetătorii au mostre de manta în mână, dar nu sunt curat. Unele dintre ele sunt bucăți de rocă transportate la suprafața Pământului prin erupția vulcanilor. Alții au fost ridicați în sus, prin ciocnirea coliziunilor dintre plăcile tectonice. Cu toate acestea, alții s-au ridicat la malul mării de-a lungul crestei cu o răspândire lentă a oceanului mijlociu, spun geologii Henry Dick și Chris MacLeod. Dick, de la Instituția Oceanografică Woods Hole din Massachusetts, și MacLeod, de la Universitatea Cardiff din Țara Galilor, sunt co-lideri ai expediției de foraj în adâncime, care acum se înfășoară în sud-vestul Oceanului Indian.
Toate probele actuale de manta au fost modificate de procesele care le-au adus pe suprafața Pământului, expuse în atmosferă sau scufundate în apa de mare pentru perioade îndelungate de timp - posibil toate cele de mai sus. Probele de manta expuse la aer si apa au pierdut probabil unele dintre elementele lor chimice originale mai usor dizolvate.
De aici, marea dorință de a obține o bucată de mantuie nesuferită, spune Dick. După ce este disponibil, oamenii de știință au putut analiza compoziția chimică generală a unui eșantion, precum și mineralogia acesteia, să evalueze densitatea rocii și să determine cât de ușor conduce conducta de căldură și undele seismice. Rezultatele pot fi comparate cu valorile deduse din măsurători indirecte, validând sau contestând aceste tehnici.
Perceperea până la manta ar oferi, de asemenea, geologilor o privire la ceea ce ei numesc discontinuitatea Mohorovičić sau Moho, pe scurt. Deasupra acestei zone misterioase, numită pentru seismologul croat care a descoperit-o în 1909, valurile seismice călătoresc în jur de 4, 3 mile pe secundă, o rată în concordanță cu acele valuri care călătoresc prin bazalt sau lava răcită. Sub Moho, valurile se desprind de aproximativ 5 mile pe secundă, similar ritmului pe care îl parcurg printr-un tip de rocă igienă săracă de silice numită peridotită. Moho se situează de obicei între 3 și 6 mile sub fundul oceanului și oriunde între 12 și 56 mile sub continente.
Această zonă a fost considerată mult timp granița crustă-manta, unde materialul se răcește treptat și se lipește de scoarța supusă. Dar unele studii de laborator sugerează că este posibil ca Moho să reprezinte zona în care apa care se scurge din scoarța supusă să reacționeze cu peridotite de manta pentru a crea un tip de mineral numit serpentin. Această posibilitate este captivantă, sugerează Dick și MacLeod. Reacțiile geochimice care generează serpentină produc, de asemenea, hidrogen, care poate reacționa apoi cu apa de mare pentru a produce metan, o sursă de energie pentru unele tipuri de bacterii. Sau, observă cercetătorii, Moho ar putea fi altceva necunoscut științei.
Cheia pentru deblocarea secretelor mantei este de a găsi locația potrivită în care să găuriți. Materialul de manta se ridica pe fundul oceanului la crestele din mijlocul oceanului, unde plăcile tectonice se împing încet. Dar acele probe pur și simplu nu o vor face. Lucrând prin câțiva kilometri de crustă sub fundul oceanului schimbă materialul considerabil, ceea ce face ca proba de manta să fie reprezentativă pentru ceea ce este adânc pe Pământ. Și găurirea mai adâncă la una dintre aceste creste este, de asemenea, problematică, spune Dick. „La o creastă oceanică sau la flancurile sale imediate, crusta este prea caldă ca să găurească mai mult de aproximativ un kilometru sau doi.”
Așadar, el și colegii săi se găsește într-un loc din sud-vestul Oceanului Indian, numit Atlantis Bank, care se află la aproximativ 808 de mile sud-est de Madagascar. Mulți factori fac din această localitate un loc excelent pentru expediția de foraj, spune Dick.
Geologul structural Carlotta Ferrando examinează unele nuclee pentru fracturi și vene care pot spune dacă rocile au fost deformate. (Bill Crawford, IODP JRSO) 
Cerealele minerale minuscule și deformate din acest eșantion de crustă inferioară, feliate subțiri și sandwich între materiale, astfel încât acesta transmite lumină polarizată, cronicizează cum roca parțial topită a fost stoarsă și întinsă în timp ce se ridica spre fundul marin de la Atlantis Bank. (Bill Crawford, Programul International Discovery Ocean) 
Geologul James Natland (stânga) și co-șefii de expediție Henry Dick (mijloc) și Chris MacLeod (dreapta) privesc ceea ce echipa crede că este cel mai larg nucleu recuperat vreodată de programul de foraj oceanic. (Benoit Ildefonse, IODP) Într-o primă oră, această placă de pe malul mării Denver este situată în vârful scoarței oceanice care are aproximativ 11 milioane de ani, ceea ce o face suficient de răcoroasă. Pentru altul, vârful malului este un platou de 9, 7 mile pătrate care se află la 2.300 de metri de suprafața oceanului. Acest lucru face ca exploatarea fundului oceanului să se găsească acolo, spre deosebire de malul adânc de 3, 7 mile adâncime din apropiere, care să nu mai crească. Curenții puternici oceanici din zonă au împiedicat sedimentele să se acumuleze pe malul mării, menținând în mare parte crusta expusă. De asemenea, este relativ subțire - o cercetare seismică anterioară a zonei a constatat că crusta are doar 1, 6 mile grosime.
Mai mult decât atât, crusta oceanică de sub Atlantis Bank s-a format într-o secțiune a coastei din mijlocul oceanului, unde straturile superioare ale crustei naștere s-au răspândit într-o direcție de la rift, în timp ce straturile inferioare s-au mișcat în cealaltă. Oamenii de știință nu sunt încă siguri cum sau de ce s-a întâmplat acest lucru. Dar, datorită acestei așa-numite răspândiri asimetrice, care are loc probabil într-o fracțiune substanțială din crestele din mijlocul oceanelor, Atlantis Bank nu este îmbrăcat cu straturi fragile de crustă superioară care se pot distruge și cădea într-o gaură în timp ce este găurit., spune Dick. Astfel de resturi pot deteriora burla sau pot determina apariția, precum și îngreunarea aruncării bucăților mai mici de rocă și noroi din gaură.
În ciuda beneficiilor forajului la Atlantis Bank, expediția a suferit dezavantaje comune multor proiecte de foraj oceanic. Problemele legate de încărcarea navei au întârziat plecarea echipei din Colombo, Sri Lanka cu o zi. Odată la fața locului, echipa a rupt un burghiu, dar înainte să poată scoate bucățile din gaura lor, au trebuit să se împacheteze și să-l ducă pe un membru al echipajului bolnav spre nord spre Mauritius pentru a se întâlni cu un elicopter pe mal pentru o evacuare medicală. Nava, denumită Rezoluția JOIDES, s-a întors după aproape o săptămână distanță și apoi a trebuit să petreacă câteva zile folosind un magnet puternic pentru a încerca să recupereze bucățile de burghiu rupte.
Nu au găsit niciodată acele piese lipsă. Însă, în timpul unui efort din ultimul șanț, folosind un vid puternic pentru a încerca să le slăbească, expediția a readus ceea ce poate fi cea mai mare bucată de crustă oceanică recuperată vreodată. Cilindrul din roca închisă, cu granulație grosieră, numit gabbro, are o lungime de 7 inci - de trei ori mai mare decât dimensiunea normală - și lungimea de 20 cm.
Adâncimea țintei echipei pentru această expediție a fost de 4.265 de metri în crustă, abia la jumătatea drumului până la manta. Din păcate, începând cu 22 ianuarie, forajul a atins doar o adâncime de 2.330 de metri sub malul mării.
Până la publicarea acestui articol, operațiunile de foraj se vor încheia la Atlantis Bank - pentru această etapă a proiectului. Un al doilea pas deja aprobat al misiunii ar fi finalizat, sperăm, sarcina și s-ar atinge în manta. Dar asta ar putea fi oriunde de la doi până la cinci ani de acum încolo. Concurența pentru timpul navelor de la alte echipe care doresc să găsească în altă parte a lumii este acerbă, spune Dick.
Echipa de știință nu va ieși de la prima fază a acestui proiect cu mâinile goale, spune MacLeod. Recuperarea probelor din toată scoarța terestră este de asemenea importantă. „Nu avem idee care este compoziția cea mai mare a scoarței oceanice în orice loc de pe glob”, spune Dick. Stâncile inferioare recuperate anterior de alte site-uri de foraj adânc nu au fost deloc așa cum se așteptau cercetătorii.
Proiectul Atlantis Bank ar oferi o privire asupra compoziției chimice a scoarței inferioare. Și un profil complet pe întregul strat ar ajuta oamenii de știință să înțeleagă cum magmele sunt transformate chimic și fizic acolo - inclusiv modul în care rocile de manta se cristalizează și se atașează de suprafața inferioară a crustei.
După ce cercetătorii vor obține, în cele din urmă, proba lor de mântuială, alte echipe pot face obiectul proiectului cu experimente proprii, spune MacLeod. „Expedițiile viitoare ar putea să cadă instrumente pe orificiul pentru anii următori.” De exemplu, seismologii pot trimite senzori în orificiul de adâncime de mile și apoi pot măsura direct viteza undelor seismice care pătrund prin crusta Pământului, mai degrabă decât să le deducă prin laborator. teste pe probe mici de rocă. Cercetătorii pot, de asemenea, să coboare un șir de senzori de temperatură în gaură pentru a măsura fluxul de căldură din interiorul planetei noastre.
Fără îndoială, eșantioanele de crustă oceanică și de manta luate în cele din urmă prelevate de la Atlantis Bank - precum și datele culese din gaura rămasă în urmă - îi vor ține pe geologi și geofizicieni ocupați pentru decenii următoare. Dar răbdarea este o virtute, iar a le păstra timpul este ceea ce Dick, MacLeod și frații lor geofizici fac de zeci de ani.
Nota editorului: Acest articol a fost actualizat pentru a corecta atribuirea unui sondaj seismic al Atlantis Bank.
