Революционно пътуване за сондиране в скали на дъното на Атлантическия океан даде на учените най-добрия поглед върху това как може да изглежда Земята под кората си.

Изследователите са събрали почти цяла проба от зелена, подобна на мрамор скала с дължина 1268 метра от регион, където земната мантия - дебелият вътрешен слой, който съставлява повече от 80% от планетата - е проникнала в дъното на океана. Репетициите, които са на 8 августНаукаса описани, осигуряват безпрецедентна представа за процесите, които водят до образуване на кора.

„Имахме тази история в главата си“ за това как е трябвало да изглеждат такива скали, но е съвсем различно, когато „го видите там на масата“, казва Нацуе Абе, петролог в Японската агенция за морска земна наука и технологии в Йокохама.

Постиженията на експедицията са „фантастичен крайъгълен камък“, казва Розалинд Когон, морски геолог от Университета на Саутхемптън, Обединеното кралство. „Океанските сондажи осигуряват единствения достъп до проби от дълбините на Земята, които са критични за разбирането на формирането и еволюцията на нашата планета.“

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

Океанската мантия на Земята - типът кора, намираща се предимно под земните морета, а не под нейните континенти - е съставена предимно от плътна вулканична скала, наречена базалт. Тя е много по-тънка и по-млада от континенталната кора, защото скалите непрекъснато се рециклират чрез движенията на тектоничните плочи.

Базалтът се образува, когато магмата се избутва нагоре през подводни пукнатини по протежение на средноокеанските хребети. Самата магма идва от процес, наречен частично топене в мантията - която до голяма степен се състои от полупрозрачни, зелени, богати на магнезий минерали. Докато материалът се издига в мантията, налягането над него пада, което кара някои от тези минерали да се стопят и да образуват микроскопични филми от магма между скалните кристали.

Обикновено на океанското дъно изригва само магма. Но на някои места скалата на мантията също достига до повърхността, където влиза в контакт с морска вода в реакция, наречена серпентинизация. Това променя структурата на скалата - придавайки й вид, подобен на мрамор - и отделя различни вещества, включително водород.

Лесен за пробиване

Посетен през май 2023 гJOIDES Резолюциямясто, където това се е случило: подводна планина, наречена Атлантида, разположена на запад от средноокеанския хребет на Атлантика. Дългият 143 метра кораб е оборудван с висок 62 метра кран за подводни сондажи.

Изследователите на борда решиха да Изгубеният град за сондиране, място от южната страна на масива. Регионът се характеризира с хидротермални отвори, в които микробните екстремофили използват изтичащия водород.

„Планирахме да пробием само 200 метра, защото това беше най-дълбокото място, което хората някога са успявали да пробият в скала на мантията“, казва Йохан Лисенберг, петролог от Кардифския университет, Обединеното кралство. Но пробиването беше изненадващо лесно и три пъти по-бързо от обикновено и върна дълги, непрекъснати цилиндри от скала, наречени сърцевини. „Така че просто решихме да продължим“, казва Лисенберг. Екипът спря едва когато експедицията приключи според графика си.

Изследователите вече публикуваха първите си резултати. „Това, което докладваме, е буквално това, което можете да правите на кораба. Екип от 30 учени се взираше в ядрата ден и нощ в продължение на два месеца, документирайки, инч по инч, как се появяват.“

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

Когато учените изследваха подробно структурата на скалата, те забелязаха "наклонени черти", характерен подпис на преобладаващата теория за това как магмата се отделя от мантията, за да стане част от кората, казва Лисенберг. Скалата на мантията също е осеяна с други видове скали в ядрата, което предполага, че границата на мантията и кората не е толкова остра, колкото обикновено предполагат сеизмографските данни, казва Джесика Уорън, геохимик от университета на Делауеър в Нюарк. Тези резултати заедно „са от решаващо значение за това как разбираме формирането на тектоничните плочи в океаните“, казва тя.

Несигурно бъдеще

Пътуването завършва достойна четири десетилетия кариера заJOIDES Резолюция, който Националната научна фондация на САЩ (NSF) беше наела от частна компания. Но NSF обяви, че вече не може да си позволи 72 милиона долара годишно, които струват за експлоатацията на кораба, след като изпълни задълженията си по IODP, и че програмата ще бъде прекратена. Това оставя някои учени, особено тези в началото на кариерата си, несигурни за бъдещето на полето, казва Алед Евънс, морски геолог от Университета на Саутхемптън.

Оставащото „голямо предизвикателство“ за геолозите е сондирането през базалтовия слой и през границата кора-мантия – наречено прекъсване на Мохоровичич или „Мохо“. Това би им позволило да получат достъп до девствени скали на мантията, които не са реагирали с морска вода. „Все още не сме пробили истинската мантия“, казва Ейб. Изненадващо плавното сондиране в Изгубения град предвещава тези бъдещи опити на японския изследователски корабЧикюможе да се осъществи, добавя тя. „Скалите в мантията са най-често срещаната част от цялата ни планета“, казва Евънс. „Вземането на проби от тях би било от основно значение за разбирането от какво е направена нашата планета.“