Egy úttörő út az Atlanti-óceán fenekén lévő sziklákba fúrásra, a tudósok eddigi legjobb bepillantást engedtek abba, hogyan nézhet ki a Föld a kérge alatt.

A kutatók egy szinte töretlen, 1268 méter hosszú zöld, márványszerű kőzetmintát gyűjtöttek egy olyan régióból, ahol a Föld köpenye - a bolygó több mint 80%-át kitevő vastag, belső réteg - behatolt az óceán fenekébe. A próbák, amelyekre augusztus 8-án kerül sorTudományA leírtak példátlan betekintést nyújtanak a kéregképződéshez vezető folyamatokba.

„A fejünkben járt ez a történet” arról, hogy milyennek kellett volna kinézniük az ilyen szikláknak, de teljesen más, ha „ott látod az asztalon” – mondja Natsue Abe, a yokohamai Japán Tengeri Föld Tudományos és Technológiai Ügynökség petrológusa.

Az expedíció eredményei „fantasztikus mérföldkőnek számítanak” – mondja Rosalind Coggon, a Southamptoni Egyetem tengeri geológusa. "Az óceánfúrás biztosítja az egyetlen hozzáférést a Föld mélyéről származó mintákhoz, amelyek kritikusak bolygónk kialakulásának és evolúciójának megértéséhez."

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

A Föld óceáni köpenye – az a típusú kéreg, amely elsősorban a Föld tengerei alatt található, nem pedig a kontinensei alatt – elsősorban sűrű, vulkáni eredetű kőzetből, az úgynevezett bazaltból áll. Sokkal vékonyabb és fiatalabb, mint a kontinentális kéreg, mivel a kőzeteket a tektonikus lemezek mozgása során folyamatosan újrahasznosítják.

A bazalt akkor képződik, amikor a magma felnyomul a tengeralattjáró repedéseken keresztül az óceán közepén. Maga a magma a köpenyben történő részleges olvadásnak nevezett folyamatból származik - amely nagyrészt áttetsző, zöld, magnéziumban gazdag ásványi anyagokból áll. Ahogy az anyag felemelkedik a köpenyben, a felette lévő nyomás csökken, aminek következtében ezen ásványok egy része megolvad, és mikroszkopikus magmafilmeket képez a hegyikristályok között.

Általában csak a magma tör ki az óceán fenekére. De néhol a köpenykőzet is feljut a felszínre, ahol a szerpentinizálódásnak nevezett reakció során kapcsolatba kerül a tengervízzel. Ez megváltoztatja a kőzet szerkezetét - márványszerű megjelenést adva -, és különféle anyagokat, köztük hidrogént bocsát ki.

Könnyen fúrható

2023 májusában látogatták megJOIDES felbontásegy hely, ahol ez történt: egy víz alatti hegy, az Atlantis Massif, amely az Atlanti-óceán középső óceáni gerincétől nyugatra található. A 143 méter hosszú hajót 62 méter magas daruval szerelték fel a víz alatti fúráshoz.

A fedélzeten lévő kutatók úgy döntöttek Elveszett város fúrni, egy helyet a masszívum déli oldalán. A régiót hidrotermális szellőzőnyílások jellemzik, amelyekben a mikrobiális extremofilek használják fel a kiáramló hidrogént.

„Csak 200 méteres fúrást terveztünk, mert ez volt a legmélyebb hely, ahol az emberek valaha is sikerült köpenykőzetbe fúrniuk” – mondja Johan Lissenberg, az Egyesült Királyság Cardiffi Egyetem petrológusa. De a fúrás meglepően egyszerű volt, és háromszor gyorsabb volt a szokásosnál, és hosszú, töretlen kőhengereket, úgynevezett magokat hozott vissza. „Tehát úgy döntöttünk, hogy folytatjuk” – mondja Lissenberg. A csapat csak akkor állt meg, amikor az expedíció a menetrend szerint véget ért.

A kutatók most publikálták első eredményeiket. "Amiről beszámolunk, az a szó szoros értelmében az, amit a hajón megtehet. Egy 30 tudósból álló csapat két hónapon keresztül éjjel-nappal a magokat vizsgálta, és hüvelykről hüvelykre dokumentálja, hogyan jönnek létre."

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

Amikor a tudósok részletesen megvizsgálták a kőzet szerkezetét, „ferde vonásokat” észleltek, amelyek jellegzetes jelei annak az uralkodó elméletnek, hogy miként válik el a magma a köpenytől, hogy a kéreg részévé váljon – mondja Lissenberg. A köpenykőzetet más típusú kőzetekkel is tarkították a magokban, ami arra utal, hogy a köpeny-kéreg határa nem olyan éles, mint ahogy azt a szeizmográfiai adatok általában sugallják – mondja Jessica Warren, a Newarki Delaware Egyetem geokémikusa. Ezek az eredmények együttesen „döntő fontosságúak ahhoz, hogy megértsük a tektonikus lemezek kialakulását az óceánokban” – mondja.

Bizonytalan jövő

Az utazás méltó négy évtizedes karrierjét zárja le aJOIDES felbontás, amelyet az US National Science Foundation (NSF) bérelt egy magáncégtől. Az NSF azonban bejelentette, hogy a továbbiakban nem engedheti meg magának azt az évi 72 millió dollárt, amelybe a hajó üzemeltetése kerül, miután teljesítette az IODP-kötelezettségeit, és a programot megszüntetik. Emiatt egyes tudósok, különösen a pályafutásuk elején járók, bizonytalanok maradnak a terület jövőjét illetően – mondja Aled Evans, a Southamptoni Egyetem tengergeológusa.

A geotudósok fennmaradó „nagy kihívása” a bazaltréteg és a kéreg-köpeny határának átfúrása – ezt Mohorovičić-szakadásnak, vagy „Mohonak” nevezik. Ez lehetővé tenné számukra, hogy hozzáférjenek a tengervízzel nem reagáló szűz köpenykőzetekhez. „Még nem fúrtuk bele az igazi köpenybe” – mondja Abe. A Lost Cityben végzett meglepően zökkenőmentes fúrások jó előrevetítik a japán kutatóhajó jövőbeni próbálkozásaitChikyuvégrehajtható – teszi hozzá. „A köpenysziklák egész bolygónkon a leggyakoribb részei” – mondja Evans. „A mintavétel alapvető fontosságú lenne ahhoz, hogy megértsük, miből áll bolygónk.”