Prevratný výlet do skál na dne Atlantického oceánu umožnil vedcom zatiaľ najlepší pohľad na to, ako by Zem mohla vyzerať pod jej kôrou.

Výskumníci zhromaždili takmer neprerušenú 1268 metrov dlhú vzorku zelenej horniny podobnej mramoru z oblasti, kde zemský plášť - hrubá vnútorná vrstva, ktorá tvorí viac ako 80% planéty - prenikla dnom oceánu. Skúšky, ktoré sa konajú 8. augustaVedaboli opísané, poskytujú bezprecedentný pohľad na procesy, ktoré vedú k tvorbe kôry.

„Mali sme v hlave tento príbeh“ o tom, ako mali takéto skaly vyzerať, ale je to úplne iné, keď „to vidíte na stole,“ hovorí Natsue Abe, petrológ z Japonskej agentúry pre vedu a technológiu morskej zeme v Jokohame.

Úspechy expedície sú „fantastickým míľnikom“, hovorí Rosalind Coggon, morská geologička z University of Southampton, Spojené kráľovstvo. "Oceánske vrty poskytujú jediný prístup k vzorkám z hĺbky Zeme, ktoré sú rozhodujúce pre pochopenie formovania a vývoja našej planéty."

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

Zemský oceánsky plášť – typ kôry, ktorý sa nachádza predovšetkým pod zemskými morami, a nie pod jej kontinentmi – sa skladá predovšetkým z hustej sopečnej horniny nazývanej čadič. Je oveľa tenšia a mladšia ako kontinentálna kôra, pretože horniny sa neustále recyklujú prostredníctvom pohybov tektonických platní.

Čadič sa tvorí, keď sa magma tlačí nahor cez podmorské trhliny pozdĺž stredooceánskych chrbtov. Samotná magma pochádza z procesu nazývaného čiastočné topenie v plášti – ktorý je z veľkej časti tvorený priesvitnými, zelenými minerálmi bohatými na horčík. Keď materiál stúpa v plášti, tlak nad ním klesá, čo spôsobuje, že niektoré z týchto minerálov sa topia a vytvárajú mikroskopické filmy magmy medzi skalnými kryštálmi.

Normálne vytryskne na dno oceánu iba magma. Na niektorých miestach sa však plášťová hornina dostáva na povrch, kde prichádza do kontaktu s morskou vodou v reakcii nazývanej serpentinizácia. Tým sa mení štruktúra horniny – dáva jej vzhľad podobný mramoru – a uvoľňujú sa rôzne látky vrátane vodíka.

Jednoduché vŕtanie

Navštívené v máji 2023Rozlíšenie JOIDESmiesto, kde sa to stalo: podmorská hora nazývaná Atlantis Massif, ktorá sa nachádza západne od stredooceánskeho hrebeňa Atlantiku. 143 metrov dlhá loď je vybavená 62 metrov vysokým žeriavom na vŕtanie pod vodou.

Vedci na palube sa rozhodli Stratené mesto vŕtať, lokalita na južnej strane masívu. Oblasť je charakteristická hydrotermálnymi prieduchmi, v ktorých mikrobiálne extrémofily využívajú unikajúci vodík.

„Plánovali sme len vŕtanie 200 metrov, pretože to bolo najhlbšie miesto, aké sa kedy ľuďom podarilo navŕtať do plášťovej horniny,“ hovorí Johan Lissenberg, petrológ z Cardiffskej univerzity vo Veľkej Británii. Ale vŕtanie bolo prekvapivo ľahké a trikrát rýchlejšie ako zvyčajne a vrátilo dlhé, neporušené valce horniny nazývané jadrá. "Tak sme sa rozhodli pokračovať," hovorí Lissenberg. Tím sa zastavil až vtedy, keď sa expedícia skončila podľa jeho harmonogramu.

Vedci teraz zverejnili prvé výsledky. "To, čo hlásime, je doslova to, čo môžete robiť na lodi. Tím 30 vedcov skúmal jadrá vo dne v noci počas dvoch mesiacov a dokumentoval palec po palci, ako k nim došlo."

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

Keď vedci podrobne skúmali štruktúru horniny, všimli si „šikmé rysy“, charakteristický podpis prevládajúcej teórie o tom, ako sa magma oddeľuje od plášťa, aby sa stala súčasťou kôry, hovorí Lissenberg. Plášťová hornina bola tiež rozptýlená s inými typmi hornín v jadrách, čo naznačuje, že hranica plášťa a kôry nie je taká ostrá, ako zvyčajne naznačujú seizmografické údaje, hovorí Jessica Warren, geochemička z University of Delaware v Newarku. Tieto výsledky spolu „sú rozhodujúce pre to, ako chápeme tvorbu tektonických platní v oceánoch,“ hovorí.

Neistá budúcnosť

Výlet zavŕši dôstojnú štyri desaťročia kariéryRozlíšenie JOIDES, ktorý si americká Národná vedecká nadácia (NSF) prenajala od súkromnej spoločnosti. NSF však oznámila, že si už nemôže dovoliť 72 miliónov dolárov ročne, ktoré stojí prevádzka lode po splnení svojich záväzkov IODP, a že program bude ukončený. To spôsobuje, že niektorí vedci, najmä tí, ktorí sú na začiatku svojej kariéry, sú neistí o budúcnosti tejto oblasti, hovorí Aled Evans, morský geológ z University of Southampton.

Zostávajúcou „veľkou výzvou“ pre geovedcov je vŕtanie cez bazaltovú vrstvu a cez hranicu kôry a plášťa – nazývané Mohorovičićova diskontinuita alebo „Moho“. To by im umožnilo prístup k panenským plášťovým horninám, ktoré nereagovali s morskou vodou. "Ešte sme nevŕtali do skutočného plášťa," hovorí Abe. Prekvapivo hladké vrty v Lost City sú dobrým znamením pre tieto budúce pokusy japonského výskumného plavidlaChikyuby sa to dalo uskutočniť, dodáva. „Plášťové skaly sú najbežnejšou súčasťou celej našej planéty,“ hovorí Evans. "Odber vzoriek by bol základom pre pochopenie toho, z čoho sa skladá naša planéta."