1961. aasta kevade alguses asus rühm geolooge Californias Baja Vaikse ookeani ranniku ääres asuvasse merepõhja puurima. Esimene, kui selline oli, oli ekspeditsioon projekti algfaasis, mille eesmärk oli läbi lüüa maakoorest ja jõuda selle vahevööni. Vähe sellest, et nad teadsid, et nende pingutused jäävad peagi varju, kui John F. Kennedy sama aasta mais Kuu võistluse algatas.
Seotud sisu
- Sisemaa on täis eksootilisi eluvorme
- Lõpuks saame teada, kui palju dino-tapvat asteroidi Maa ümber kujundas
- Siin on üks väga hea põhjus, miks puurida aktiivset viga sügavale
- Pinna all võib olla teine massiivne ookean
Pärast miljardite dollarite kulutamist ning tuhandete teadlaste ja inseneride ühiste jõupingutuste saatel maandusid 1972. aasta lõpuks kuus Apollo missiooni Maa orbiidi kaaslasele ja tõid koju üle 841 naela kuukivimite ja pinnase.
Samal ajal jäid maa sisemised geoloogid, kes unistasid Maa sisemisest tööst ülevaate saamiseks, tänu eelarvekärbetele tühjade kätega mitmesuguste programmide jäänustega.
Alates 1960. aastatest on teadlased proovinud uurida Maa vahevöösse, kuid pole veel õnnestunud. Mõned jõupingutused ebaõnnestusid tehniliste probleemide tõttu; teised on langenud mitmesuguse halva õnne saagiks - sealhulgas, nagu ka pärast seda avastati, puurimiseks sobimatute kohtade valimine. Sellegipoolest on need jõupingutused näidanud, et tehnoloogia ja asjatundlikkus vahemaandumiseni on olemas. Ja nüüd on meie planeedi sellele olulisele osale jõudmise viimase katse esimene etapp igav läbi õhukese ookeanikoore lõigu India ookeani edelaosas.
Ärge muretsege: kui puurijad läbivad vahevöö, ei sula kuum sulakivim auku üles ja voolab vulkaanipurske tagajärjel merepõhjale. Ehkki vahevöökivimid voolavad, teevad nad seda sõrmeküüne kasvukiirusega sarnasel kiirusel, ütles San Diego Scrippsi okeanograafiainstituudi geofüüsik Holly Given.
Vahevöö on selle planeedi suurim osa, mida me koduks nimetame, kuid teadlased teavad sellest otsese analüüsi kaudu suhteliselt vähe. Maakera ruumist moodustab õhuke kooriku spoon, milles me elame, umbes ühe protsendi. Sisemine ja välimine tuum - tahked ja vedelad massid, mis on enamasti valmistatud rauast, niklist ja muudest tihedatest elementidest - hõlmavad ainult 15 protsenti planeedi ruumalast. Välistuuma ja maakoore vahel olev vahevöö moodustab hinnanguliselt 68 protsenti planeedi massist ja ilmatu 85 protsenti selle mahust.
Mõelge vahevööst kui planeedisuuruses laavalambist, kus materjal kogub südamiku-vahevöö piiril soojust, muutub vähem tihedaks ja tõuseb ujuvate punnidega maapõue alumisse serva ning voolab siis mööda seda lage, kuni see jahtub ja vajub tagasi südamiku poole. Ringlus vahevöös on erakordselt loid: ühe hinnangu kohaselt võib ümbermaailmareis koorikust tuumani ja tagasi tagasi võtta isegi 2 miljardit aastat.
Puhta vaipa tüki saamine on oluline, kuna see aitaks planeediteadlastel paremini kindlaks teha tooraineid, millest Maa aktiveerus, kui meie päikesesüsteem oli noor. "See, millest maailm koosneb, oleks põhjalik tõde, " ütleb Given. Selle koostis annaks ka vihjeid selle kohta, kuidas Maa algselt kujunes ja kuidas see kujunes mitmekihiliseks orbiks, milles me täna elame, ütleb ta.
Teadlased võivad vahevöö kohta palju järeldada, isegi ilma proovita. Planeedit läbivate maavärina tekitatud seismiliste lainete kiirused ja rajad annavad ülevaate vahevöö tihedusest, viskoossusest ja üldistest omadustest, samuti sellest, kuidas need omadused varieeruvad. Nii kasvab ka kiirus, mille korral maakoore koorub ülespoole pärast seda, kui neid on kaalunud viimasel ajal (geoloogilises mõttes) sulanud massiivsed jääkihid.
Meie planeedi magnet- ja gravitatsiooniväljade mõõtmised annavad veelgi rohkem teavet, ahendades mineraalide liike, mida võib sügaval leida, ütles Scrippsi füüsiline okeanograaf Walter Munk. Teadlane, nüüd 98, kuulus väikesesse teadlaste rühma, kes unistas esmakordselt vahevöösse puurimise mõttest 1957. aastal. Kuid need kaudsed meetodid võivad teadlasele öelda ainult nii palju, märgib ta. "Ei saa asendada seda, kui käes on osa, mida soovite analüüsida."
Teadlastel on käes vahevöö näidiseid, kuid need pole põlised. Mõned neist on kivimõõdud, mis kanduvad vulkaanide purskamise tagajärjel Maa pinnale. Teisi tõsteti tektooniliste plaatide kokkupõrkega ülespoole. Geoloogid Henry Dick ja Chris MacLeod väidavad, et teised on merepõhja tõusnud mööda aeglaselt levivaid ookeani keskosa. Massachusettsi Woods Hole'i okeanograafiainstituudist pärit Dick ja Walesi Cardiffi ülikoolist pärit MacLeod on sügava puurimise ekspeditsiooni kaasjuhid, kes alles mähivad India ookeani edelaosa.
Kõiki praeguseid vahevööproove on muudetud protsesside abil, mis viisid nad Maa pinnale, kokkupuutel atmosfääriga või sukeldatud pikema aja jooksul merevette - võib-olla kõik ülaltoodud. Need õhu ja veega kokkupuutuvad vahevöö proovid on ilmselt kaotanud osa oma kergemini lahustuvatest algsetest keemilistest elementidest.
Seetõttu on Dick'i sõnul suur soov hankida varjatud vahepala. Kui need on kättesaadavad, võiksid teadlased analüüsida proovi üldist keemilist koostist ja selle mineraloogiat, hinnata kivimi tihedust ja teha kindlaks, kui hõlpsalt see soojus- ja seismilisi laineid juhib. Tulemusi võiks võrrelda kaudsetest mõõtmistest tuletatud väärtustega, kinnitades või vaidlustades need tehnikad.
Kogu vahevööni puurimine annaks geoloogidele ülevaate ka sellest, mida nad lühidalt nimetavad Mohorovičići katkendlikkuseks või Mohoks. Selle 1909. aastal avastanud Horvaatia seismoloogi jaoks nimetatud salapärase vööndi kohal liiguvad seismilised lained kiirusel umbes 4, 3 miili sekundis, kiirusega, mis vastab basaali või jahutatud laava kaudu liikuvatele lainetele. Moho allpool laineid kandub kiirus umbes 5 miili sekundis, sarnaselt kiirusega, mis nad kulgevad ränidioksiidivaese tüüpi tardkivimit nimega peridotiit. Moho asub tavaliselt 3–6 miili allpool ookeani põhja ja kõikjal 12–56 miili mandrite all.
Seda vööndit on pikka aega peetud kooriku-vahevöö piiriks, kus materjal jahtub järk-järgult ja kleepub pealmise kooriku külge. Kuid mõned laboriuuringud näitavad, et on võimalik, et Moho esindab vööndit, kus pealmisest koorikust alla imbuv vesi reageerib vahevöö peridootidega, moodustades serpentiiniks nimetatava mineraali. See võimalus on põnev, soovitavad Dick ja MacLeod. Maokeemiliste reaktsioonide käigus, mis tekitavad serpentiini, toodetakse ka vesinikku, mis reageerib mereveega metaani tootmiseks, mis on teatud tüüpi bakterite energiaallikas. Või märgivad teadlased, et Moho võib olla midagi muud teadusele täiesti tundmatut.
Vahevöö saladuste lahti võtmise võti on leida õige koht, kus puurida. Mantlimaterjal tõuseb ookeani põhjas ookeani põhjaossa, kus tektoonilised plaadid suruvad aeglaselt laiali. Kuid neid proove lihtsalt ei tehta. Mõne miili pikkuse kooriku töötlemine ookeanipõhja all muudab materjali märkimisväärselt, muutes vahevöö proovi esindamatuks Maa sügavamal. Ja ka ühe sellise harja sügavamale puurimine on problemaatiline, ütles Dick. "Ookeaniääres või selle vahetus ääres on koorik liiga kuum, et puurida rohkem kui umbes üks või kaks kilomeetrit."
Nii puurivadki ta koos kolleegidega India ookeani edelaosas Atlantis Bank'is asuvas kohas, mis asub Madagaskarist umbes 808 miili kagus. Paljud tegurid muudavad selle lokaadi ekspeditsiooni jaoks suurepäraseks puurimiskohaks, ütles Dick.
Struktuurigeoloog Carlotta Ferrando uurib luumurdude ja veenide südamikke, mis annavad talle teada, kas kivimid on deformeerunud. (Bill Crawford, IODP JRSO) 
Selle alumise kooriku proovis olevad väikesed, deformeerunud mineraaliterad viilutati õhukesteks ja kihilisteks materjalideks, nii et need edastaksid polariseeritud valgust, kirjeldades kroonikat, kuidas osaliselt sulatatud kivim pigistati ja venitati, kui see Atlantis Bank'i merepõhja poole tõusis. (Bill Crawford, rahvusvaheline ookeani avastusprogramm) 
Geoloog James Natland (vasakul) ja ekspeditsiooni kaasteadlased Henry Dick (keskel) ja Chris MacLeod (paremal) vaatavad üle, mida meeskond usub olevat kõige laiem tuum, mis ookeanide puurimisprogrammi abil kunagi taastatud. (Benoit Ildefonse, IODP) Ühe jaoks sobib Denveri suurune merepõhja plaaster umbes 11 miljoni aasta vanusele ookeanikoorele, muutes selle piisavalt jahtunuks, et sisse puurida. Teise jaoks on kalda ülaosa 9, 7-ruutmeetrine platoo, mis asub 2300 jalga ookeani pinnast. See teeb ookeani põhja koputamise seal vastupidiselt läheduses asuvale 3, 7-miililisele sügavale merepõhjale, kes pole mitte mingisugune. Piirkonna tugevad ookeanihoovused on hoidnud setete kuhjumise merepõhja, hoides sealset koorikut suuresti paljastatud. See on ka suhteliselt õhuke - eelmise seismilise uuringu käigus selgus, et maakoore paksus on vaid 1, 6 miili.
Veelgi enam, Atlantis’i kalda all asuv ookeanikoore moodustas ookeani keskel paikneva katuseharja lõigu, kus tärkava maakoore ülemised kihid levisid mõra ühes suunas, alumised aga teises. Teadlased pole veel kindlad, kuidas või miks see juhtus. Kuid selle niinimetatud asümmeetrilise leviku tõttu, mis leiab aset tõenäoliselt vaid suurel osal maailma ookeani keskel asuvatest servadest, ei ole Atlantis Bank ümbritsetud hapra ülemise kooriku kihtidega, mis võivad puurimisel puruneda ja auku kukkuda., ütleb Dick. Selline praht võib puurvarda kahjustada või põhjustada selle kinnijäämise, samuti raskendada väiksemate kivi- ja mudarabade loputamist aukust.
Vaatamata Atlantis Banki puurimise eelistele on ekspeditsioon tabanud tagasilööke, mis on ühised paljudele ookeani puurimisprojektidele. Laeva laadimisega seotud probleemid lükkasid meeskonna lahkumise Sri Lanka linna Colombost päeva võrra edasi. Kohapeal purustas meeskond puurvarda, kuid enne, kui tükid oma aukust välja püüda said, pidid nad pakkima ja viima haige meeskonnaliige Mauritiuse poole põhja poole, et kohtuda kaldal asuva helikopteriga meditsiinilise evakueerimise jaoks. Laev nimega JOIDES Resolution naasis pärast peaaegu nädala möödumist ja pidi siis paar päeva tugeva magneti abil veetma, et proovida oma purunenud puurvarda tükke.
Neid kadunud tükke pole nad kunagi leidnud. Kuid viimase kraavi katsel, kasutades tugevat vaakumit, et neid proovida ja lohistada, tõi ekspeditsioon tagasi selle, milline võib olla kõige suurema läbimõõduga tükk ookeanikoorest, mis eales taastunud. Tumeda jämedateralise kivimi silindriks, mida nimetatakse gabbroks, on 7 tolli - kolm korda tavalisest suurem - ja 20 tolli pikk.
Meeskonna eesmärk selle sügavuse ekspeditsiooni jaoks oli 4265 jalga koorikusse, vaevu vahevöösse. Kahjuks oli 22. jaanuaril alates puurimisest merepõhja all olnud vaid 2330 jalga.
Selle artikli avaldamise ajaks tehakse puurimistööd Atlantis pangas - selle projekti jaoks. Missiooni teine, juba heaks kiidetud jalg täidaks loodetavasti ülesande ja koputaks vahevöösse. Kuid see võib olla kuskil kahe kuni viie aasta pärast. Konkurents laevade aja pärast teiste meeskondade poolt, kes soovivad mujale maailma puurida, on tihe, ütles Dick.
Teadusmeeskond ei kao selle projekti esimesest etapist siiski tühjade kätega, väidab MacLeod. Samuti on oluline proovide taastamine kogu maapõuest. "Meil pole aimugi, milline on ookeanikoore suurem koostis ükskõik millises maakera kohas, " ütleb Dick. Ta ütles, et teistest sügavpuurimispaikadest varem taastatud madalama koorikuga kivimid pole midagi sellist, mida teadlased eeldasid.
Atlantis Banki projekt annaks ülevaate alumise kooriku keemilisest koostisest. Ja kogu kihi täielik profiil aitaks teadlastel mõista, kuidas magmad seal keemiliselt ja füüsikaliselt muunduvad - sealhulgas kuidas vahevöökivimid kristalliseeruvad ja kinnituvad kooriku alumisele pinnale.
Kui teadlased vahevööproovi lõpuks saavad, saavad teised meeskonnad projekti tagasi proovida oma katsetega, väidab MacLeod. „Tulevased ekspeditsioonid võivad aastaid hiljem instrumente aukust kukutada.“ Näiteks võivad seismoloogid saata sensoreid miili sügavasse auku ja mõõta seejärel otse maakoorest läbivate maa-alade lainekiirusi, selle asemel et neid laboratooriumi kaudu järeldada. katsed kivimite väikeste proovidega. Teadlased saavad ka alasse lasta temperatuuriandurite stringi, et mõõta meie planeedi sisemusest tulevat soojusvoogu.
Kahtlemata hoiab Atlantis Bankist lõpuks välja võetud ookeani kooriku ja vahevöö proovid - nagu ka maha jäänud auku kogutud andmed - geoloogid ja geofüüsikud hõivatud järgmisteks aastakümneteks. Kuid kannatlikkus on voorus ja Dick, MacLeod ja nende geofüüsilised vennad on aastakümnete jooksul oma aja kokku löömist teinud.
Toimetaja märkus: seda artiklit on värskendatud Atlantis Banki seismilise uuringu omistamise parandamiseks.
