تم الكشف عن أعمق عينات من الصخور من عباءة الأرض

أعطت رحلة رائدة للحفر في الصخور في قاع المحيط الأطلسي للعلماء أفضل لمحة حتى الآن عن الشكل الذي قد تبدو عليه الأرض تحت قشرتها.

جمع الباحثون عينة متواصلة يبلغ طولها 1268 مترًا تقريبًا من الصخور الخضراء الشبيهة بالرخام من منطقة اخترقت فيها عباءة الأرض - الطبقة الداخلية السميكة التي تشكل أكثر من 80٪ من الكوكب - قاع المحيط. التدريبات التي ستقام يوم 8 أغسطسعلومتم وصفها لتوفير رؤية غير مسبوقة للعمليات التي تؤدي إلى تكوين القشرة.

يقول ناتسو آبي، عالم النفط في الوكالة اليابانية لعلوم وتكنولوجيا الأرض البحرية في يوكوهاما: "كانت لدينا هذه القصة في أذهاننا" حول الشكل الذي كان من المفترض أن تبدو عليه هذه الصخور، لكن الأمر مختلف تمامًا عندما "تراها هناك على الطاولة".

تقول روزاليند كوجون، عالمة الجيولوجيا البحرية بجامعة ساوثهامبتون بالمملكة المتحدة، إن إنجازات البعثة تعد «معلمًا رائعًا». "يوفر الحفر في المحيطات الوصول الوحيد إلى عينات من أعماق الأرض، والتي تعتبر ضرورية لفهم تكوين كوكبنا وتطوره."

يتكون الوشاح المحيطي للأرض، وهو نوع القشرة الموجودة بشكل أساسي تحت بحار الأرض وليس تحت قاراتها، بشكل أساسي من صخور بركانية كثيفة تسمى البازلت. وهي أرق وأصغر بكثير من القشرة القارية، لأن الصخور يتم إعادة تدويرها باستمرار من خلال حركات الصفائح التكتونية.

يتشكل البازلت عندما تندفع الصهارة للأعلى من خلال الشقوق البحرية على طول تلال وسط المحيط. تأتي الصهارة نفسها من عملية تسمى الذوبان الجزئي في الوشاح، والتي تتكون إلى حد كبير من معادن شفافة وخضراء وغنية بالمغنيسيوم. ومع ارتفاع المادة في الوشاح، ينخفض ​​الضغط فوقها، مما يتسبب في ذوبان بعض هذه المعادن وتكوين أفلام مجهرية من الصهارة بين بلورات الصخور.

عادةً ما تندلع الصهارة فقط في قاع المحيط. لكن في بعض الأماكن، تصل صخور الوشاح أيضًا إلى السطح، حيث تتلامس مع مياه البحر في تفاعل يسمى "السربنتينة". يؤدي هذا إلى تغيير بنية الصخر - مما يمنحها مظهرًا يشبه الرخام - ويطلق مواد مختلفة، بما في ذلك الهيدروجين.

من السهل الحفر

تمت الزيارة في مايو 2023جويديس القرارالمكان الذي حدث فيه هذا: جبل تحت الماء يسمى أتلانتس ماسيف، يقع غرب سلسلة منتصف المحيط الأطلسي. والسفينة التي يبلغ طولها 143 مترا مجهزة برافعة بارتفاع 62 مترا للحفر تحت الماء.

قرر الباحثون على متن الطائرة المدينة المفقودة للحفر، موقع على الجانب الجنوبي من الكتلة الصخرية. تتميز المنطقة بوجود فتحات حرارية مائية تستخدم فيها الكائنات الميكروبية المتطرفة الهيدروجين المتسرب.

يقول يوهان ليسينبيرج، عالِم الصخور في جامعة كارديف بالمملكة المتحدة: "خططنا للحفر لمسافة 200 متر فقط؛ لأن ذلك كان أعمق مكان تمكن البشر من الحفر فيه على الإطلاق في صخور الوشاح". لكن الحفر كان سهلا بشكل مدهش وأسرع ثلاث مرات من المعتاد، وتم إرجاع أسطوانات طويلة غير مكسورة من الصخور تسمى النوى. يقول ليسينبيرج: "لذلك قررنا الاستمرار". ولم يتوقف الفريق إلا عندما انتهت الرحلة حسب جدولها الزمني.

وقد نشر الباحثون الآن نتائجهم الأولى. "ما ننشره هو حرفيًا ما يمكنك القيام به على متن السفينة. يقوم فريق من 30 عالمًا بالتنقيب في النوى ليلًا ونهارًا لمدة شهرين، ويوثقون كيفية ظهورها بوصة تلو الأخرى".

عندما فحص العلماء بنية الصخرة بالتفصيل، لاحظوا "ملامح مائلة"، وهي علامة مميزة للنظرية السائدة حول كيفية انفصال الصهارة عن الوشاح لتصبح جزءًا من القشرة، كما يقول ليسنبرغ. كما تخلل صخور الوشاح أيضًا أنواع أخرى من الصخور في النوى، مما يشير إلى أن الحدود بين قشرة الوشاح والقشرة ليست حادة كما تشير البيانات الزلزالية عادة، كما تقول جيسيكا وارن، عالمة الكيمياء الجيولوجية بجامعة ديلاوير في نيوارك. وتقول إن هذه النتائج معًا "تعد حاسمة لكيفية فهمنا لتكوين الصفائح التكتونية في المحيطات".

مستقبل غامض

تتوج الرحلة مسيرة مهنية جديرة بالاهتمام تمتد لأربعة عقودجويديس القرارالتي استأجرتها مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية (NSF) من شركة خاصة. لكن NSF أعلنت أنها لم تعد قادرة على تحمل تكاليف تشغيل السفينة البالغة 72 مليون دولار سنويًا بعد الوفاء بالتزاماتها في IODP وأنه سيتم إنهاء البرنامج. وهذا يترك بعض العلماء، وخاصة أولئك الذين في بداية حياتهم المهنية، غير متأكدين بشأن مستقبل هذا المجال، كما يقول أليد إيفانز، عالم الجيولوجيا البحرية بجامعة ساوثهامبتون.

ويتمثل "التحدي الكبير" المتبقي لعلماء الجيولوجيا في الحفر عبر الطبقة البازلتية وعبر حدود القشرة الأرضية - والتي تسمى انقطاع موهوروفيتشيتش، أو "موهو". وهذا من شأنه أن يسمح لهم بالوصول إلى صخور الوشاح البكر التي لم تتفاعل مع مياه البحر. يقول آبي: "لم نتعمق بعد في الوشاح الحقيقي". إن عملية الحفر السلسة بشكل مدهش في Lost City تبشر بالخير لهذه المحاولات المستقبلية التي تقوم بها سفينة الأبحاث اليابانيةتشيكيووتضيف أنه يمكن تنفيذها. يقول إيفانز: "صخور الوشاح هي الجزء الأكثر شيوعًا في كوكبنا بأكمله". "إن أخذ عينات منها سيكون أمرًا أساسيًا لفهم مكونات كوكبنا."