Dünya Mantosu

Dünya'nın Mantosunu Delmek İçin On Yıllardır Süren Bir Görev, Yakında Pay Dirt'i Vurabilir | Bilim

1961 baharının başlarında, bir grup jeolog bir delik açmaya başladı Baja California'nın Pasifik kıyısındaki deniz tabanına. Türünün ilk örneği olan keşif, Dünya'nın kabuğunu delmeyi ve alttaki mantoya ulaşmayı amaçlayan bir projenin ilk aşamasıydı. John F. Kennedy o yılın Mayıs ayında Ay'a yarışı başlattığında çabalarının yakında gölgede kalacağını bilmiyorlardı.

1972 yılı sonundan sonra milyarlarca dolar harcamak ve binlerce bilim insanı ve mühendisin ortak çabasıyla, altı Apollo görevi Dünya'nın yörünge arkadaşına indi ve eve daha fazlasını getirdi. 841 pound ay kayalar ve toprak.

Bu arada, Dünya'nın iç işleyişine bir göz atmayı hayal eden dünyevi jeologlar, çeşitli programların kalıntılarıyla eli boş kaldı. bütçe kesintileri .





1960'lardan bu yana, araştırmacılar Dünya'nın mantosunu delmeye çalıştılar, ancak henüz başarılı olamadılar. Teknik sorunlar nedeniyle bazı çabalar başarısız oldu; diğerleri çeşitli türlerde kötü şansın kurbanı oldular - olaydan sonra keşfedildiği gibi, sondaj için uygun olmayan noktalar seçmek de dahil. Bununla birlikte, bu çabalar, mantoyu delmek için teknoloji ve uzmanlığın var olduğunu göstermiştir. Ve şimdi gezegenimizin bu önemli kısmına ulaşmaya yönelik en son girişimin ilk aşaması, güneybatı Hint Okyanusu'ndaki okyanus kabuğunun ince bir bölümünden geçiyor.

Endişelenmeyin: Sondajcılar sonunda mantoyu deldiğinde, sıcak erimiş kaya deliği kabarmaz ve volkanik bir patlamayla deniz tabanına dökülmez. Manto kayaları akmasına rağmen, bunu bir tırnağın büyüme hızına benzer bir hızda yapıyorlar, diyor kutsal verilen , San Diego'daki Scripps Oşinografi Enstitüsü'nde jeofizikçi.



Manto, ev dediğimiz bu gezegenin en büyük parçasıdır, ancak bilim adamları doğrudan analiz yoluyla onun hakkında nispeten az şey biliyorlar. Üzerinde yaşadığımız kabuğun ince kaplaması, Dünya hacminin yüzde biri . Büyük ölçüde demir, nikel ve diğer yoğun elementlerden oluşan katı ve sıvı kütleler olan iç ve dış çekirdek, gezegenin hacminin yalnızca yüzde 15'ini kaplar. Dış çekirdek ile kabuk arasında yer alan manto, gezegenin kütlesinin tahmini olarak yüzde 68'ini ve hacminin yüzde 85'ini oluşturuyor.

Mantoyu, malzemenin çekirdek-manto sınırında ısı aldığı, daha az yoğun hale geldiği ve yüzer tüyler halinde yerkabuğunun alt kenarına yükseldiği ve sonra soğuyup batıncaya kadar o tavan boyunca aktığı gezegen boyutunda bir lav lambası olarak düşünün. çekirdeğe geri dönün. Mantodaki sirkülasyon son derece durgun: Bir tahmine göre, kabuktan çekirdeğe ve geriye doğru bir gidiş-dönüş uzun sürebilir. 2 milyar yıl kadar uzun .

Mantonun bozulmamış bir parçasını elde etmek önemlidir, çünkü gezegen bilim adamlarının, güneş sistemimiz gençken Dünya'nın topladığı hammaddeleri daha iyi tespit etmelerine yardımcı olacaktır. Given, dünyanın yapıldığı şeyin temel gerçeği olacağını söylüyor. Bileşimi ayrıca, Dünya'nın başlangıçta nasıl oluştuğuna ve bugün içinde yaşadığımız çok katmanlı küreye nasıl evrildiğine dair ipuçları sağlayacaktır, diyor.



gizli rakamlar gerçek bir hikaye mi

Bilim adamları, bir örnek olmadan bile manto hakkında çok şey çıkarabilir. Gezegenden geçen deprem kaynaklı sismik dalgaların hızları ve yolları, mantonun yoğunluğu, viskozitesi ve genel özelliklerinin yanı sıra bu özelliklerin yerden yere nasıl değiştiği hakkında fikir verir. Son zamanlarda (jeolojik terimlerle) eriyen devasa buz tabakaları tarafından tartıldıktan sonra yerkabuğunun yukarı doğru yaylanma hızı da öyle.

Gezegenimizin manyetik ve yerçekimi alanlarının ölçümlerinin daha fazla bilgi sağladığını ve derinlerde bulunabilecek mineral türlerini daralttığını söylüyor. Walter Munk , Scripps'te fiziksel bir oşinograf. Şimdi 98 yaşında olan bilim adamı, 1957'de mantoyu delme fikrini ilk kez hayal eden küçük bir araştırmacı grubunun parçasıydı. Ancak bu dolaylı yöntemler bir bilim insanına ancak bu kadarını anlatabilir, diye belirtiyor. Elinizde analiz etmek istediğiniz şeyin bir parçasına sahip olmanın yerini hiçbir şey tutamaz.

araştırmacılar yapmak Elinde manto örnekleri var, ama bozulmamış değiller. Bazıları, patlayan volkanlar tarafından Dünya yüzeyine taşınan kaya parçalarıdır. Diğerleri, tektonik plakalar arasındaki buruşuk çarpışmalarla yukarı doğru çekildi. Jeologlar, diğerlerinin yavaş yayılan okyanus ortası sırtları boyunca deniz tabanına yükseldiğini söylüyor. Henry Dick ve Chris MacLeod . Massachusetts'teki Woods Hole Oşinografi Enstitüsü'nden Dick ve Galler'deki Cardiff Üniversitesi'nden MacLeod, şu anda güneybatı Hint Okyanusu'nda sona eren derin sondaj gezisinin ortak liderleridir.

Mevcut manto örneklerinin tümü, onları Dünya'nın yüzeyine getiren, atmosfere maruz bırakılan veya uzun süreler boyunca deniz suyuna batırılan süreçler tarafından değiştirildi - muhtemelen yukarıdakilerin tümü. Havaya ve suya maruz kalan bu manto örnekleri muhtemelen daha kolay çözünen orijinal kimyasal elementlerinin bir kısmını kaybetmiştir.

Dick, lekesiz bir manto yığını elde etme arzusunun bu yüzden olduğunu söylüyor. Mevcut olduğunda, bilim adamları bir örneğin genel kimyasal bileşimini ve mineralojisini analiz edebilir, kayanın yoğunluğunu değerlendirebilir ve ısı ve sismik dalgaları ne kadar kolay ilettiğini belirleyebilir. Sonuçlar, bu teknikleri doğrulayarak veya tartışarak dolaylı ölçümlerden çıkarılan değerlerle karşılaştırılabilir.

Mantoya kadar sondaj yapmak, jeologlara Mohorovičić süreksizliği veya kısaca Moho dedikleri şeye bir göz atmalarını da sağlayacaktır. Adını 1909'da keşfeden Hırvat sismologdan alan bu gizemli bölgenin üzerinde, sismik dalgalar saniyede yaklaşık 4,3 mil hızla hareket eder, bu oran bazalt veya soğutulmuş lavlardan geçen dalgalarla tutarlıdır. Moho'nun altında, dalgalar, peridotit adı verilen silikadan fakir bir magmatik kayadan geçtikleri hıza benzer şekilde, saniyede yaklaşık 5 mil hızla parçalanır. Moho tipik olarak Okyanus tabanının 3 ila 6 mil altında ve kıtaların altında 12 ila 56 mil arasında herhangi bir yerde.

Bu bölge uzun zamandır malzemenin kademeli olarak soğuduğu ve üstteki kabuğa yapıştığı kabuk-manto sınırı olarak kabul edilmiştir. Ancak bazı laboratuvar çalışmaları, Moho'nun, üstteki kabuktan sızan suyun, serpantin adı verilen bir tür mineral oluşturmak için manto peridotitleri ile reaksiyona girdiği bölgeyi temsil ettiğini gösteriyor. Dick ve MacLeod, bu olasılığın heyecan verici olduğunu öne sürüyor. Serpantin oluşturan jeokimyasal reaksiyonlar ayrıca hidrojen üretir, bu da daha sonra bazı bakteri türleri için bir enerji kaynağı olan metan üretmek için deniz suyuyla reaksiyona girebilir. Veya araştırmacılar, Moho'nun bilim tarafından tamamen bilinmeyen başka bir şey olabileceğini belirtiyor.

Mantonun sırlarını çözmenin anahtarı, sondaj yapılacak doğru yeri bulmaktır. Manto malzemesi, tektonik plakaların yavaşça birbirinden ayrıldığı okyanus ortası sırtlarında okyanus tabanına yükselir. Ama bu örnekler işe yaramayacak. Okyanus tabanının birkaç mil altındaki kabuğun içinden çalışmak, malzemeyi önemli ölçüde değiştirerek, manto örneğini Dünya'nın derinliklerinde temsil etmeyen hale getirir. Dick, bu sırtlardan birinde daha derine inmenin de sorunlu olduğunu söylüyor. Bir okyanus sırtında veya hemen yanlarında, kabuk yaklaşık bir veya iki kilometreden fazla delmek için çok sıcaktır.

O ve meslektaşları, Madagaskar'ın yaklaşık 808 mil güneydoğusunda yer alan Atlantis Bank adlı güneybatı Hint Okyanusu'ndaki bir noktada sondaj yapıyorlar. Dick, birçok faktörün bu bölgeyi keşif gezisi için mükemmel bir yer haline getirdiğini söylüyor.

Yapısal jeolog Carlotta Ferrando, kendisine kayaların deforme olup olmadığını söyleyebilecek çatlaklar ve damarlar için bazı çekirdekleri inceliyor.(Bill Crawford, IODP JRSO)

Alt kabuğun bu örneğindeki minik, deforme olmuş mineral tanecikleri, ince dilimlenmiş ve polarize ışığı iletecek şekilde malzemeler arasına sıkıştırılmış, kısmen erimiş kayanın Atlantis Bank'ta deniz tabanına doğru yükselirken nasıl sıkıştırıldığını ve gerildiğini anlatıyor.(Bill Crawford, Uluslararası Okyanus Keşif Programı)

Jeolog James Natland (solda) ve keşif ekibinden sorumlu bilim adamları Henry Dick (ortada) ve Chris MacLeod (sağda), ekibin okyanus sondaj programı tarafından şimdiye kadar elde edilen en geniş çekirdek olduğuna inandıkları şeye bakıyorlar.(Benoit Ildefonse, IODP)

Birincisi, bu Denver büyüklüğündeki deniz tabanı parçası, yaklaşık 11 milyon yıllık okyanus kabuğunun üzerinde oturuyor ve onu delmek için yeterince serin hale getiriyor. Bir diğeri için, bankanın tepesi, okyanus yüzeyinin 2.300 fit yakınında bulunan 9.7 mil karelik bir platodur. Bu, yakındaki 3,7 mil derinliğindeki deniz tabanının aksine, oradaki okyanus tabanına dokunmayı zahmetsiz hale getiriyor. Bölgedeki güçlü okyanus akıntıları, tortuların deniz tabanında birikmesini önleyerek, oradaki kabuğu büyük ölçüde açıkta tutuyor. Aynı zamanda nispeten incedir - bölgenin daha önceki bir sismik araştırması, oradaki kabuğun sadece 1,6 mil kalınlığında olduğunu buldu.

Ayrıca, Atlantis Bankası'nın altındaki okyanus kabuğu, okyanus ortası sırtının bir bölümünde, yeni oluşan kabuğun üst katmanlarının yarıktan bir yönde yayıldığı, alt katmanların ise diğer yönde hareket ettiği bir bölümünde oluştu. Bilim adamları bunun nasıl veya neden olduğundan henüz emin değiller. Ancak, muhtemelen dünyanın okyanus ortası sırtlarının önemli bir bölümünde meydana gelen bu sözde asimetrik yayılma nedeniyle, Atlantis Bankası, delinirken parçalanabilen ve bir deliğe düşebilen kırılgan üst kabuk katmanlarıyla örtülmemiştir. , diyor Dick. Bu tür kalıntılar, matkap ucuna zarar verebilir veya sıkışmasına neden olabilir ve ayrıca daha küçük kaya ve çamur parçalarını delikten temizlemeyi zorlaştırabilir.

Atlantis Bank'ta sondajın faydalarına rağmen, keşif seferi, birçok okyanus sondaj projesinde ortak olan aksiliklere maruz kaldı. Geminin yüklenmesiyle ilgili sorunlar, ekibin Colombo, Sri Lanka'dan ayrılmasını bir gün geciktirdi. Ekip sahada bir kez bir matkap kırdı, ancak parçaları deliklerinden çıkaramadan önce, tıbbi bir tahliye için kıyıda konuşlanmış bir helikopterle buluşmak üzere toplanıp hasta bir mürettebatı kuzeye Mauritius'a götürmek zorunda kaldılar. adlı gemi, JOIDES Çözünürlük, yaklaşık bir hafta sonra geri döndü ve kırık matkap uçlarının parçalarını kurtarmak için güçlü bir mıknatıs kullanarak birkaç gün geçirmek zorunda kaldı.

O kayıp parçaları asla bulamadılar. Ancak, güçlü bir vakum kullanarak son bir hendek çabası sırasında, onları höpürdetmeye çalışmak için keşif gezisi, ne olabileceğini geri getirdi. şimdiye kadar kurtarılan en büyük çaplı okyanus kabuğu parçası . Gabro adı verilen koyu renkli, iri taneli kaya silindiri, 7 inç genişliğinde -normal boyutun üç katı- ve 20 inç uzunluğundadır.

mavi yunuslar adası gerçek hikaye

Takımın bu keşif için hedef derinliği, kabuğun zar zor yarısı olan 4.265 fitti. Ne yazık ki, 22 Ocak itibariyle, sondaj deniz tabanının altında sadece 2.330 fit derinliğe ulaşmıştı.

Bu makale yayınlandığında, projenin bu ayağı için Atlantis Bank'ta sondaj çalışmaları tamamlanmış olacak. Görevin zaten onaylanmış ikinci bir ayağı, umarız görevi tamamlar ve mantoya girer. Ancak bu, bundan iki ila beş yıl sonra herhangi bir yerde olabilir. Dick, dünyanın başka yerlerinde sondaj yapmak isteyen diğer takımların gemi süresi için rekabetin şiddetli olduğunu söylüyor.

MacLeod, bilim ekibinin bu projenin ilk aşamasından eli boş dönmeyeceğini söylüyor. Yerkabuğunun her yerinden örneklerin kurtarılması da önemlidir. Dick, dünyanın herhangi bir yerinde okyanus kabuğunun toplu bileşiminin ne olduğu hakkında hiçbir fikrimiz olmadığını söylüyor. Daha önce diğer derin sondaj alanlarından çıkarılan alt kabuk kayaları, araştırmacıların beklediği gibi bir şey olmadığını söylüyor.

Atlantis Bank projesi, alt kabuğun kimyasal bileşimine bir bakış sağlayacaktır. Ve tüm katman boyunca tam bir profil, bilim adamlarının magmaların orada kimyasal ve fiziksel olarak nasıl dönüştüğünü anlamalarına yardımcı olacaktır - manto kayalarının nasıl kristalleştiği ve kabuğun alt yüzeyine nasıl bağlandığı da dahil.

MacLeod, araştırmacılar sonunda manto örneğini aldıktan sonra, diğer ekiplerin kendi deneyleriyle projeye geri dönebileceğini söylüyor. Gelecekteki keşifler, önümüzdeki yıllarda enstrümanları deliğe düşürüyor olabilir. Örneğin, sismologlar, sensörleri mil derinliğindeki deliğe gönderebilir ve daha sonra, küçük kaya örnekleri üzerinde laboratuvar testleri yoluyla bunları çıkarmak yerine, Dünya'nın kabuğundan geçen sismik dalgaların hızlarını doğrudan ölçebilir. Araştırmacılar ayrıca gezegenimizin içinden gelen ısı akışını ölçmek için bir dizi sıcaklık sensörünü deliğe indirebilirler.

Kuşkusuz, sonunda Atlantis Bankası'ndan elde edilen okyanus kabuğu ve manto örnekleri ve geride kalan delikten toplanan veriler, jeologları ve jeofizikçileri on yıllar boyunca meşgul edecek. Ancak sabır bir erdemdir ve zamanlarını beklemek Dick, MacLeod ve jeofizik kardeşlerinin on yıllardır yaptığı şeydir.

Editörün Notu: Bu makale, Atlantis Bank'ın sismik araştırmasının niteliğini düzeltmek için güncellendi.





^