Головна » 2012 » July » 6 » Вчені готують подорож до земного ядра
23:34
Вчені готують подорож до земного ядра
За допомогою японського судна для глибоководного буріння «Тікю» дослідники готуються дістатися до розлому, який викликав руйнівний землетрус Тохоку в минулому році.
Вчені збираються дійти аж до мантії, чого ще нікому не вдавалося.
Якщо проект отримає зелене світло, це буде одне з найвидатніших досягнень науки, порівнянне з польотом на Місяць. Отримані дані можуть перевернути уявлення про еволюцію і будову Землі. Існує навіть вірогідність того, що ми знайдемо щось непередбачене.
Геологам не в перший раз захотілося дістатися до глибин планети. У 1909 році хорватський метеоролог Андрій Мохоровічич виявив, що сейсмічні хвилі, викликані землетрусами, поширюються значно швидше в шарах, розташованих нижче 30 км, ніж у більш верхніх. Це говорить про інший склад та інші фізичні властивості порід на такій глибині. Рубіж отримав ім'я першовідкривача і з тих пір вважається верхньою межею мантії.
Тепер геологам відомо, що верхня частина мантії залягає на 30-60 км під поверхнею, а на деяких ділянках морського дна - всього 5 км. Процеси, що відбуваються там, рухають літосферні плити, призводять до землетрусів і створюють вулкани.
Наступний крок на шляху до мантії був зроблений в кінці 1950-х. У той час теорія тектоніки плит все ще перебувала в дискусійній стадії. Гаррі Гесс та інші її прихильники стверджували, що гарячі конвективні потоки з глибин мантії керують рухом тектонічних плит по поверхні планети. Оскільки були потрібні фактичні докази, Гесс і його колега Уолтер Мунк звернулися до своїх приятелів з Національної академії наук США. Так в квітні 1957 року народився проект Mohole.
Ентузіастам довелося вирішувати безліч проблем - від пошуку коштів до винаходу технології, що дозволяє утримувати бурове судно на одному місці у відкритому морі. На жаль, останню не можна було запозичити у нафтовиків, оскільки ті в той час ще не бурили в глибоких водах. Тому була розроблена методика динамічного позиціонування, яка має на увазі розміщені по всьому судну гвинти та двигуни. Перший керн був отриманий з глибини 183 м біля берегів карибського острова Гваделупа в квітні 1961 року. Він же став останнім.
Незабаром після повернення експедиції провідних вчених були усунуто від управління проектом, фінансування пішло на спад, і якийсь молодий політик на ім'я Дональд Рамсфелд домігся того, що в 1966 році конгрес проголосував великим пальцем вниз.
Але геологи не здавалися, на зміну полеглим вставали інші, і буріння океанічної кори тривало. Проте нікому ще не вдавалося пройти більше третини шляху до мантії. Рекорд утримує 1507-метрова свердловина на узбережжі Коста-Ріки. Це не найглибша дірка (навіть в океанічній корі), але саме в цьому місці вчені опинилися до мантії найближче: товщина кори там всього 5,5 км.
Що стосується нового проекту, що отримав назву Mohole в мантії, то у нього є чітке наукове обгрунтування. Хоча на мантію доводиться 68% маси Землі, ми дуже мало знаємо про неї. «У нас немає жодного чистого зразка мантії», - підкреслює учасник колаборації Деймон Тиглі з Національного океанографічного центру Великобританії.
Деякі зразки досягають поверхні, але всі вони забруднені. Наприклад, рідкісні мантійні конкреції, що зустрічаються в лаві, говорять про те, що мантія складається з мінералів, багатих магнієм і бідних кремнієм (олівіну, піроксену та ін.) Подекуди на дні океану породи, які колись були частиною мантії, оголені, проте при контакті з морською водою вони сильно змінили свій склад. Різниця приблизно та ж, що між марсіанськими метеоритами і безпосередніми пробами порід Червоної планети. А без чистих зразків неможливо підтвердити навіть прості факти складу мантії, способів її формування і т. д.
Доводиться будувати теорії на непрямих доказах. Наприклад, можна відстежувати швидкість сейсмічних хвиль, як це робив Мохоровичич. Крім того, є метеорити, викувані з того ж космічного сміття, що і наші скелясті планети. Є й більш екзотичні методи на кшталт спостережень за нейтрино, які утворюються при розпаді деяких елементів.
В результаті багато питань залишаються без відповіді. Лише в тому випадку, якщо в руки вчених потраплять індикатори мантійної конвекції (наприклад, благородні гази і відповідні ізотопи), можна буде з'ясувати, як і коли наша планета розділилася на ядро, мантію і кору і коли почалася тектоніка плит. Склад верхньої мантії показав би, як вода, вуглекислий газ і енергія передаються в кору і як вони впливають на глобальні геохімічні цикли. Якщо б вдалося розібратися, наскільки мантія гетерогенна, стало б зрозуміло, як магма піднімається, а потім викидається в серединно-океанічних хребтах.
Мабуть, в мантії можна знайти і життя.. І, до речі, подібні екстремофіли не так вже неможливі.
В минулому році Талліс Онстотт з Прінстонського університету (США) виявив мікроскопічних круглих черв'яків (нематод) на глибині 4 км в південноафриканській золотій шахті. Він же з'ясував, що одноклітинні мікроби живуть на ще більшій глибині - до 5 км.
Під морським дном мікроорганізми знайдені на глибині 1,6 км поблизу східного узбережжя Канади. Дослідники припустили, що їм сотні мільйонів років, бо вони начебто діляться раз в сто тисяч років.
Але повернемося до технічної частини проекту. Буріння шестикілометрової свердловини в Тихому океані можна порівняти з опусканням сталевої нитки товщиною з людську волосину в басейн двометрової глибини, після чого дротиком треба буде продовбати фундамент ще на три метри. Простіше кажучи, доведеться виготовити бур, якого ще не було на світі.
І справа не тільки в довжині, але і в матеріалі свердла. При бурінні отвору діаметром 30 см в твердих магматичних породах зі швидкістю 1 м / год головка живе лише близько 50 годин. А зубці можуть сточиться ще швидше. Новий надтвердий матеріал повинен буде також витримувати тиск в 2 кбар і температуру до 250 ˚ C.
Ще одна проблема - фінансування. Грошей потрібно стільки, що без політичної волі не обійтися. Одна тільки робота судна «Тікю» обійдеться в $ 1 млрд. Уряд Японії взяв на себе левову частку витрат, адже проект в кінцевому підсумку може допомогти в прогнозуванні землетрусів. Інші країни теж висловили зацікавленість.
Якщо всі фінансові питання будуть вирішені в наступному році, вчені сподіваються дістатися до мантії протягом десятиліття.
