In een geologische triomf boren wetenschappers een raam in de aardmantel

De nieuwe campagne, door een oceaanboorschip genaamd JOIDES BESLUITHet was technisch gezien niet in de mantel geboord en het gat was niet het diepste ooit geboord onder de oceaanbodem. In plaats daarvan groeven de onderzoekers in een speciaal “tektonisch venster” in de Noord-Atlantische Oceaan, waar de boor niet zoveel hoeft te tunnelen als vuil. Hier is mantelgesteente dichter naar de oppervlakte geduwd terwijl de oceaanbodem langzaam uit elkaar valt bij de nabijgelegen Mid-Atlantische Ruggen.

Op 1 mei begonnen ze met het graven van het gat, bekend als de U1601C. Andrew McKeag, de hoofdwetenschapper van de missie, verwachtte een ondiep “gat” te maken omdat het record voor boren in mantelgesteente, gevestigd in de jaren negentig, slechts een tiende van een mijl was. De onderzoekers hoopten genoeg monsters te vinden om te helpen verklaren hoe chemische reacties tussen mantelrotsen en water leven op onze planeet kunnen veroorzaken. Maar boren in de oceaan kan een onzekere onderneming zijn – boren komen vast te zitten, of de lange gesteentemonsters die zijn teruggevonden, kunnen slechts gedeeltelijke monsters zijn.

Deze keer leverde de boor echter buis na buis donker gesteente op, waarvan vele verrassend compleet waren.

Hij bleef maar dieper, dieper en dieper gaan.Toen zei iedereen op het wetenschapsfeest: ‘Hé, dat wilden we al die tijd. Sinds 1960 wilden we een krater zo diep in mantelgesteente krijgen. Toen het team op 2 juni stopte met boren, nam het team rotsmonsters van 1250 meter onder de zeebodem.

“We hebben een ambitie waargemaakt die de wetenschappelijke gemeenschap al tientallen jaren voedt”, zei McKeag.

Wetenschappers op aarde hebben de missie gretig gadegeslagen en anticipeerden op de jackpot op basis van gegevens die een nieuw venster naar de diepten van de aarde zullen openen en jarenlang onderzoek zullen aanwakkeren.

zei Andrew Fisher, een hydrogeoloog aan de Universiteit van Californië, Santa Cruz, die een afgestudeerde student adviseert die op het schip was en is opgemerkt. progressie op afstand.

In 1909 ontdekte de Kroatische seismoloog Andrija Muhorovicic een grens binnen de aarde.

De Mohorovii volgden hoe seismische golven die door een aardbeving worden gegenereerd, door de aarde reizen, vergelijkbaar met het gebruik van röntgenstralen om de binnenkant van een menselijk lichaam te onderzoeken. Dichtbij het oppervlak reisden de seismische golven met een enkele snelheid, maar na een bepaald gebied over de hele wereld gingen ze sneller, wat aangeeft dat de golven door twee verschillende rotslagen reisden.

Deze discontinuïteit, moho genaamd, wordt nu herkend als De lijn tussen de aardkorst en de mantel. De diepte varieert, maar de mantel begint over het algemeen ongeveer vijf mijl onder de oceaanbodem en ongeveer 20 mijl onder de continenten.

zei Jessica Warren, een professor in geowetenschappen aan de Universiteit van Delaware die ook het Progress Telemetry Project in de gaten hield. “Als we de aarde als geheel willen begrijpen, zit er een enorme, enorme hoeveelheid rots onder.”

De binnenste kern van de aarde lijkt zijn rotatie te vertragen

Mantel is niet geheel onbekend. Af en toe spuwden vulkaanuitbarstingen stukjes ervan uit – brokken groenachtige peridoot, het type gesteente dat de bovenmantel domineert, ingebed in basaltrotsen. Maar deze monsters, genaamd mantel xenolietenHet heeft echter zijn beperkingen, omdat het tijdens zijn reis naar de oppervlakte vaak wordt gekauwd en uitgehold. Er zijn ook ofiolieten, dit zijn vellen oceanische korst getint met een deel van de bovenmantel die zijn opgetild en aan de aarde zijn vastgelijmd. Maar ook de reis is veranderd.

Waar wetenschappers al lang naar hebben verlangd, is een gefossiliseerd monster van mantelgesteente. Mohole-projecteen beroemde oceaanexpeditie, trachtte in 1961 door de dunne korst op de oceaanbodem te boren om de mantel te bereiken, maar faalde.

Delen van de oceaanbodem waar de mantel zich het dichtst bij het oppervlak bevindt, leken een kans om een ​​monster te nemen zonder de technische moeilijkheden van het boren door kilometers korst. Dit is waar de wetenschappers aan boord van JOIDES Resolution hun zinnen zetten op een van de laatste missies van het schip ervoor gepland pensioen In boekjaar 2024.

Het team verliet in april Ponta Delgada op de Portugese Azoren en zette koers naar het Atlantismassief, een onderwaterberg ter grootte van Monte Rainier. De primaire missie was niet om het diepste gat tot nu toe in mantelrotsen te boren, maar om die rotsen te bemonsteren voor aanwijzingen over hoe, bij afwezigheid van leven op aarde, kleine organische moleculen ontstaan ​​​​wanneer rotsen in wisselwerking staan ​​​​met water.

“Dit zou een manier kunnen zijn om het op te vatten door simpelweg water en rotsen te krijgen”, zegt Susan Lang, de hoofdwetenschapper van de expeditie en een wetenschapper bij Woods Hole Oceanographic Institution. produceert waterstof, [and] Die waterstof is echt een geweldige brandstof voor zaken als het maken van kleinere organische moleculen, en het kan dan worden gecombineerd met andere organische moleculen en leiden tot het vroege leven.”

Verdieping en herstel

Het onderliggende gesteente dat uit krater U1601C is gewonnen, wordt gedomineerd door peridotiet, het meest voorkomende gesteente dat in de bovenmantel wordt aangetroffen. haar monsters Het is veranderd door blootstelling aan zeewater, wetenschappers We zijn al begonnen met het bespreken van de interpretatie van de resultaten.

Het grootste deel van de mantel is begraven onder de korst, niet blootgesteld aan de oceaan zoals op deze plek. Dit roept een fundamentele vraag op: hoe goed bootsen recente monsters de rest van de mantel na? Doe de rotsen Vertegenwoordigt het echt de mantel, of is het korstloos?

Is de grens tussen de mantel en de korst trouwens scherp, of is het een meer geleidelijke overgang? De monsters zijn niet puur peridotiet en dit kan een belangrijke aanwijzing zijn.

“Het is een soort fragmentatie, maar misschien is dat de bodemkorst,” zei Fisher, terwijl hij verschillende soorten gesteente opsomde die in de Science Daily Annals worden gerapporteerd. “Dit is echt ongebruikelijk – meer dan een kilometer sterk veranderde onderkorst en/of ondermantelgesteente. Ik zou zeggen dat het een mengsel is.”

Wetenschappers zijn zo druk bezig geweest met het verwerken van de enorme hoeveelheid gesteente die ze hebben teruggevonden dat ze niet de kans hebben gehad om de monsters in detail te bestuderen, of zelfs maar na te denken over de omvang van de prestatie. Boren moeten elke 50 uur worden vervangen. Het team aan boord werkt in ploegen van 12 uur, zonder een minuut tijd te verliezen.

Op een ochtend raakt Lang afgeleid en verontschuldigt zich voor een interview als ze zeewater door het raam ziet spatten.

“Ik zag dit stadium van zeewater, wat altijd een heel opwindend punt was waar ze dit ding scheiden van een stel zeewatersprays overal,” zei Lang. “Normaal gesproken is dit mijn waarschuwing dat er binnen vijf minuten een kern aan dek komt.”

Wat hen allemaal opwindt, is de hoop dat diepere monsters “versere” rotsen zullen opleveren, minder veranderd door andere processen en dichter bij wat de mantel aan het vormen is.

“Hoe dieper we daar gaan, hoe dichter we komen bij hoe die rotsen eruit zien, dichter bij hoe de mantel eruit ziet,” zei Warren.