Ο πλανήτης μας αποτελείται από τρία κύρια μέρη (γεώσφαιρες). Ο πυρήνας βρίσκεται στο κέντρο, ένας πυκνός και παχύρρευστος μανδύας εκτείνεται από πάνω του και ο μάλλον λεπτός φλοιός είναι το ανώτερο στρώμα του στερεού σώματος της Γης. Το όριο μεταξύ του φλοιού και του μανδύα ονομάζεται επιφάνεια Mohorovich. Το βάθος εμφάνισής του δεν είναι το ίδιο σε διαφορετικές περιοχές: κάτω από τον ηπειρωτικό φλοιό μπορεί να φτάσει τα 70 km, κάτω από τον ωκεανό - μόνο περίπου 10. Τι είναι αυτό το όριο, τι γνωρίζουμε γι 'αυτό και τι δεν γνωρίζουμε, αλλά μπορούμε να υποθέσουμε;
Ας ξεκινήσουμε με το ιστορικό του ζητήματος.
Άνοιγμα
Η αρχή του 20ου αιώνα σημαδεύτηκε από την ανάπτυξη της επιστημονικής σεισμολογίας. Μια σειρά από ισχυρούς σεισμούς που είχαν καταστροφικές συνέπειες συνέβαλαν στη συστηματική μελέτη αυτού του τρομερού φυσικού φαινομένου. Ξεκίνησε η καταλογογράφηση και η χαρτογράφηση των πηγών των σεισμών που καταγράφηκαν με όργανα και τα χαρακτηριστικά των σεισμικών κυμάτων άρχισαν να μελετώνται ενεργά. Η ταχύτητα διάδοσής τους εξαρτάται από την πυκνότητα και την ελαστικότηταπεριβάλλον, το οποίο καθιστά δυνατή τη λήψη πληροφοριών σχετικά με τις ιδιότητες των πετρωμάτων στα έγκατα του πλανήτη.
Τα εγκαίνια δεν άργησαν να έρθουν. Το 1909, ο Γιουγκοσλάβος (Κροάτης) γεωφυσικός Andrija Mohorovichic επεξεργάστηκε δεδομένα για έναν σεισμό στην Κροατία. Διαπιστώθηκε ότι τα σεισμογράμματα τέτοιων αβαθών σεισμών, που λαμβάνονται σε σταθμούς απομακρυσμένους από το επίκεντρο, μεταφέρουν δύο (ή και περισσότερα) σήματα από έναν σεισμό - άμεσο και διαθλασμένο. Το τελευταίο μαρτυρούσε απότομη (από 6,7-7,4 σε 7,9-8,2 km/s για τα διαμήκη κύματα) αύξηση της ταχύτητας. Ο επιστήμονας συσχέτισε αυτό το φαινόμενο με την παρουσία ενός συγκεκριμένου ορίου που χωρίζει τα στρώματα του υπεδάφους με διαφορετικές πυκνότητες: ο μανδύας βρίσκεται βαθύτερα, που περιέχει πυκνούς βράχους και ο φλοιός - το ανώτερο στρώμα, που αποτελείται από ελαφρύτερα πετρώματα.
Προς τιμή του ανακάλυψε, η διεπαφή μεταξύ του φλοιού και του μανδύα πήρε το όνομά του και είναι γνωστό ως το όριο Mohorovichic (ή απλά Moho) για περισσότερα από εκατό χρόνια.
Η πυκνότητα των πετρωμάτων που χωρίζονται από το Moho αλλάζει επίσης απότομα - από 2,8-2,9 σε 3,2-3,3 g/cm3. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι αυτές οι διαφορές είναι ενδεικτικές διαφορετικών χημικών συνθέσεων.
Ωστόσο, οι προσπάθειες να φτάσουμε απευθείας στον πυθμένα του φλοιού της γης έχουν αποτύχει μέχρι στιγμής.
Mohole Project - Starting Across the Ocean
Η πρώτη προσπάθεια να φτάσει στον μανδύα έγινε από τις ΗΠΑ το 1961-1966. Το έργο ονομάστηκε Mohole - από τις λέξεις Moho και hole "hole, hole". Υποτίθεται ότι θα επιτύχει τον στόχο με τη διάτρηση του πυθμένα του ωκεανού,παράγεται από δοκιμαστική πλωτή πλατφόρμα.
Το έργο αντιμετώπισε σοβαρές δυσκολίες, δαπανήθηκαν υπερβολικά κονδύλια και μετά την ολοκλήρωση της πρώτης φάσης των εργασιών, το Mohol έκλεισε. Αποτελέσματα του πειράματος: έγιναν πέντε πηγάδια, λήφθηκαν δείγματα πετρωμάτων από το στρώμα βασάλτη του ωκεάνιου φλοιού. Μπορέσαμε να τρυπήσουμε στον πυθμένα στα 183 μέτρα.
Kola Superdeep – τρυπήστε την ήπειρο
Μέχρι σήμερα, το ρεκόρ της δεν έχει καταρριφθεί. Η βαθύτερη έρευνα και το βαθύτερο κάθετο πηγάδι τοποθετήθηκε το 1970, οι εργασίες σε αυτό πραγματοποιήθηκαν κατά διαστήματα μέχρι το 1991. Το έργο είχε πολλά επιστημονικά και τεχνικά καθήκοντα, μερικά από αυτά επιλύθηκαν με επιτυχία, εξορύχθηκε μοναδικά δείγματα πετρωμάτων του ηπειρωτικού φλοιού (το συνολικό μήκος των πυρήνων ήταν πάνω από 4 km). Επιπλέον, κατά τη διάρκεια της γεώτρησης, λήφθηκαν ορισμένα νέα απροσδόκητα δεδομένα.
Η αποσαφήνιση της φύσης του Moho και ο καθορισμός της σύνθεσης των ανώτερων στρωμάτων του μανδύα ήταν μεταξύ των εργασιών του Kola Superdeep, αλλά το πηγάδι δεν έφτασε στον μανδύα. Η γεώτρηση σταμάτησε σε βάθος 12.262 m και δεν συνεχίστηκε.
Τα σύγχρονα έργα είναι ακόμα πέρα από τον ωκεανό
Παρά τις πρόσθετες προκλήσεις της γεώτρησης βαθέων υδάτων, τα τρέχοντα προγράμματα σχεδιάζουν να φτάσουν στα όρια του Moho μέσω του ωκεανού, καθώς ο φλοιός της Γης είναι πολύ πιο λεπτός εδώ.
Προς το παρόν, καμία χώρα δεν μπορεί να πραγματοποιήσει ένα έργο τόσο μεγάλης κλίμακας όπως η εξαιρετικά βαθιά γεώτρηση για να φτάσει μόνη της στην οροφή του μανδύα. Από το 2013 στο πλαίσιο του Διεθνούς ΠρογράμματοςΤο IODP (International Ocean Discovery Program: Exploring the Earth Under the Sea) υλοποιεί το έργο Mohole to Mantle. Μεταξύ των επιστημονικών του στόχων είναι η απόκτηση δειγμάτων ύλης του μανδύα με τη διάνοιξη ενός εξαιρετικά βαθιού φρέατος στον Ειρηνικό Ωκεανό. Το κύριο εργαλείο σε αυτό το έργο είναι το ιαπωνικό γεωτρύπανο "Tikyu" - "Earth", ικανό να παρέχει βάθος γεώτρησης έως και 10 km.
Μπορούμε μόνο να περιμένουμε, και αν όλα πάνε καλά, το 2020 η επιστήμη θα αποκτήσει επιτέλους ένα κομμάτι του μανδύα από τον ίδιο τον μανδύα.
Η τηλεπισκόπηση θα αποσαφηνίσει τις ιδιότητες του ορίου Mohorovicic
Δεδομένου ότι είναι ακόμα αδύνατο να μελετηθεί άμεσα το υπέδαφος σε βάθη που αντιστοιχούν στην εμφάνιση του τμήματος φλοιού-μανδύα, οι ιδέες για αυτά βασίζονται σε δεδομένα που λαμβάνονται με γεωφυσικές και γεωχημικές μεθόδους. Η Γεωφυσική παρέχει στους ερευνητές βαθιά σεισμική ηχογράφηση, βαθιά μαγνητοτελλουρική ηχογράφηση, βαρυμετρικές μελέτες. Οι γεωχημικές μέθοδοι καθιστούν δυνατή τη μελέτη θραυσμάτων πετρωμάτων του μανδύα - ξενόλιθων που φέρονται στην επιφάνεια και πετρωμάτων που εισχωρούν στον φλοιό της γης κατά τη διάρκεια διαφόρων διεργασιών.
Έτσι, έχει διαπιστωθεί ότι το όριο Mohorovich χωρίζει δύο μέσα με διαφορετική πυκνότητα και ηλεκτρική αγωγιμότητα. Είναι γενικά αποδεκτό ότι αυτό το χαρακτηριστικό αντανακλά τη χημική φύση του Moho.
Πάνω από τη διεπιφάνεια, υπάρχουν σχετικά ελαφρά πετρώματα του κατώτερου φλοιού, που έχουν το κύριοσύνθεση (gabbroids), - αυτό το στρώμα ονομάζεται συμβατικά "βασάλτης". Κάτω από το όριο υπάρχουν πετρώματα του ανώτερου μανδύα - υπερμαφιακοί περιδοτίτες και δουνίτες, και σε ορισμένες περιοχές κάτω από τις ηπείρους - εκλογίτες - βαθιά μεταμορφωμένα μαφικά πετρώματα, πιθανώς λείψανα του αρχαίου βυθού του ωκεανού, που έχουν εισαχθεί στον μανδύα. Υπάρχει μια υπόθεση ότι σε τέτοια μέρη το Moho είναι το όριο της μετάβασης φάσης μιας ουσίας της ίδιας χημικής σύστασης.
Ένα ενδιαφέρον χαρακτηριστικό του Moho είναι ότι το σχήμα του περιγράμματος συνδέεται με το ανάγλυφο της επιφάνειας της γης, καθρεφτίζοντάς το: κάτω από τις κοιλότητες το όριο υψώνεται και κάτω από τις οροσειρές λυγίζει βαθύτερα. Κατά συνέπεια, η ισοστατική ισορροπία του φλοιού πραγματοποιείται εδώ, σαν να βυθίζεται στον άνω μανδύα (για λόγους σαφήνειας, ας θυμηθούμε ένα παγόβουνο που επιπλέει στο νερό). Η βαρύτητα της γης «ψηφίζει» επίσης αυτό το συμπέρασμα: το όριο του Μοχόροβιτς έχει πλέον χαρτογραφηθεί παγκοσμίως σε βάθος χάρη στα αποτελέσματα των παρατηρήσεων βαρύτητας από τον ευρωπαϊκό δορυφόρο GOCE.
Είναι πλέον γνωστό ότι το όριο είναι κινητό, μπορεί ακόμη και να καταρρεύσει κατά τη διάρκεια μεγάλων τεκτονικών διεργασιών. Σε ένα ορισμένο επίπεδο πίεσης και θερμοκρασίας, σχηματίζεται ξανά, γεγονός που υποδηλώνει τη σταθερότητα αυτού του φαινομένου του εσωτερικού της γης.
Γιατί χρειάζεται
Το ενδιαφέρον των επιστημόνων για τον Moho δεν είναι τυχαίο. Εκτός από τη μεγάλη σημασία για τη θεμελιώδη επιστήμη, είναι πολύ σημαντικό να διευκρινιστεί αυτό το ζήτημα για εφαρμοσμένους τομείς γνώσης, όπως οι επικίνδυνες φυσικές διεργασίες γεωλογικής φύσης. Η αλληλεπίδραση της ύλης και στις δύο πλευρές του τμήματος φλοιού-μανδύα, η πολύπλοκη ζωή του ίδιου του μανδύα, έχουν καθοριστική επίδραση σε όλα όσα συμβαίνουν στην επιφάνεια του πλανήτη μας - σεισμούς, τσουνάμι, διάφορες εκδηλώσεις ηφαιστειότητας. Και για να τα κατανοήσετε καλύτερα σημαίνει να προβλέπετε με μεγαλύτερη ακρίβεια.
