O excursie revoluționară pentru a foraj în roci de pe fundul Oceanului Atlantic le-a oferit oamenilor de știință cea mai bună imagine de până acum asupra a cum ar putea arăta Pământul sub crusta sa.

Cercetătorii au colectat o mostră aproape neîntreruptă de 1.268 de metri lungime de rocă verde, asemănătoare marmurei, dintr-o regiune în care mantaua Pământului - stratul gros, interior care alcătuiește mai mult de 80% din planetă - a pătruns în fundul oceanului. Probele, care au loc pe 8 augustŞtiinţăau fost descrise oferă o perspectivă fără precedent asupra proceselor care duc la formarea crustei.

„Aveam această poveste în cap” despre cum ar fi trebuit să arate astfel de roci, dar este complet diferit când „o vezi acolo pe o masă”, spune Natsue Abe, petrolog la Agenția Japoneză pentru Știința și Tehnologia Marine-Pământului din Yokohama.

Realizările expediției sunt „o piatră de hotar fantastică”, spune Rosalind Coggon, geolog marin la Universitatea din Southampton, Marea Britanie. „Forajul oceanic oferă singurul acces la mostre din adâncul Pământului, care sunt esențiale pentru înțelegerea formării și evoluției planetei noastre.”

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

Mantaua oceanică a Pământului - tipul de crustă care se găsește în principal sub mările Pământului, mai degrabă decât sub continentele sale - este compusă în principal din rocă vulcanică densă numită bazalt. Este mult mai subțire și mai tânără decât crusta continentală, deoarece rocile sunt reciclate continuu prin mișcările plăcilor tectonice.

Bazaltul se formează atunci când magma se împinge în sus prin fisurile submarine de-a lungul crestelor oceanice. Magma în sine provine dintr-un proces numit topire parțială în manta - care este alcătuită în mare parte din minerale translucide, verzi, bogate în magneziu. Pe măsură ce materialul se ridică în manta, presiunea de deasupra acestuia scade, făcând ca unele dintre aceste minerale să se topească și să formeze filme microscopice de magmă între cristalele de rocă.

În mod normal, doar magma erupe pe fundul oceanului. Dar, în unele locuri, roca de manta ajunge și la suprafață, unde intră în contact cu apa de mare într-o reacție numită serpentinizare. Aceasta modifică structura rocii - dându-i un aspect asemănător marmurei - și eliberează diverse substanțe, inclusiv hidrogen.

Usor de gaurit

Vizitat în mai 2023Rezoluția JOIDESun loc unde s-a întâmplat acest lucru: un munte subacvatic numit Masivul Atlantis, situat la vest de creasta oceanică mijlocie a Atlanticului. Nava de 143 de metri lungime este echipată cu o macara de 62 de metri înălțime pentru foraj subacvatic.

Cercetătorii de la bord au decis Orașul pierdut a fora, o locație pe latura de sud a masivului. Regiunea este caracterizată de orificii hidrotermale în care extremofilii microbieni folosesc hidrogenul care scăpa.

„Am plănuit să forăm doar 200 de metri, deoarece acesta a fost cel mai adânc loc pe care oamenii au reușit vreodată să foreze în roca mantalei”, spune Johan Lissenberg, petrolog la Universitatea Cardiff, Marea Britanie. Dar forarea a fost surprinzător de ușoară și de trei ori mai rapidă decât de obicei, și a returnat cilindri lungi și neîntrerupti de rocă, numiți miezuri. „Așa că am decis să continuăm”, spune Lissenberg. Echipa s-a oprit doar când expediția s-a încheiat conform programului său.

Cercetătorii au publicat acum primele lor rezultate. „Ceea ce raportăm este, literalmente, ceea ce poți face pe navă. O echipă de 30 de oameni de știință analizează cu atenție nucleele zi și noapte timp de două luni, documentând, centimetru cu centimetru, cum apar ele.”

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

Când oamenii de știință au examinat structura rocii în detaliu, au observat „trăsături înclinate”, o semnătură caracteristică a teoriei predominante despre modul în care magma se separă de manta pentru a deveni parte a crustei, spune Lissenberg. Roca mantalei a fost, de asemenea, intercalate cu alte tipuri de roci în nuclee, ceea ce sugerează că limita manta-crusta nu este atât de clară pe cât sugerează în mod obișnuit datele seismografice, spune Jessica Warren, geochimist la Universitatea Delaware din Newark. Aceste rezultate împreună „sunt cruciale pentru modul în care înțelegem formarea plăcilor tectonice în oceane”, spune ea.

Viitor incert

Călătoria încheie o carieră demnă de patru decenii pentruRezoluția JOIDES, pe care Fundația Națională pentru Știință din SUA (NSF) l-a închiriat de la o companie privată. Însă NSF a anunțat că nu își mai permite cei 72 de milioane de dolari pe an pe care îi costă operarea navei după ce își îndeplinește obligațiile IODP și că programul va fi încheiat. Acest lucru îi lasă pe unii oameni de știință, în special pe cei aflați la începutul carierei, nesiguri cu privire la viitorul domeniului, spune Aled Evans, geolog marin la Universitatea din Southampton.

O „mare provocare” rămasă pentru oamenii de știință este forarea prin stratul bazaltic și peste granița scoarță-manta – numită discontinuitate Mohorovičić sau „Moho”. Acest lucru le-ar permite să acceseze rocile virgine ale mantalei care nu au reacționat cu apa de mare. „Nu am perforat încă în mantaua adevărată”, spune Abe. Forajul surprinzător de lin de la Lost City este de bun augur pentru aceste viitoare încercări ale navei de cercetare a JaponieiChikyuar putea fi realizată, adaugă ea. „Rocile de la manta sunt cea mai comună parte a întregii noastre planete”, spune Evans. „Eșantionarea lor ar fi fundamentală pentru a înțelege din ce este făcută planeta noastră.”