Wykonali ponad kilometrowy odwiert w płaszczu Ziemi. Zaskoczył naukowców

Zanim przejdziemy do odkrycia, pozwolę sobie w wielkim skrócie zarysować temat. Ziemia, jak pamiętacie prawdopodobnie z lekcji geografii w szkole, składa się z kilku warstw. Ta najbliższej nas to skorupa ziemska, czyli twarde skały. Poniżej znajduje się płaszcz ziemski, który dzieli się na górny i dolny, a jeszcze niżej jądro (wyróżnia się jądro zewnętrzne i wewnętrzne). Każda z tych warstw różni się od siebie składem chemicznym, gęstością i temperaturą. Naukowcy od dawna próbują zbadać wnętrze ziemi. Problem w tym, że panujące tam warunki są na tyle ekstremalne, że dotychczas było to niezwykle trudne.

Najgłębszy odwiert, jaki udało się wykonać, mieści się na Półwyspie Kolskim (Rosja) i był kopany w latach 1970-1989. W planach było dotarcie do 15 km głębokości, aby dotrzeć do strefy pomiędzy skorupą a płaszczem. Jednak temperatura okazała się wyższa, niż zakładano i ostatecznie udało się uzyskać 12 262 metry. Do dziś nie wykonano głębszego odwiertu. Wiedza, jaką posiadamy o niższych warstwach, pochodzi z badań geofizycznych, tj. naukowcy badają m.in. fale rozchodzące się we wnętrzu ziemi i na ich podstawie opisują panujące tam warunki. Cześć informacji dostarczają także wulkany, a dokładnie skład chemiczny magmy i lawy.

Dotarcie do płaszcza ziemskiego na lądzie jest niezwykle trudne, co pokazuje historia. Jak więc dokonano odwiertu? Naukowcy wykorzystali do tego Ocean Atlantycki i znajdujący się na jego dnie uskok, który jest swego rodzaju oknem do eksploracji. Przy użyciu statku wiertniczego JOIDES Resolution zespołowi udało się uzyskać rdzeń o długości 1268 metrów, który stanowi niemal ciągłą próbkę skał płaszcza.

Taka ilość materiału zdecydowanie będzie wymagała dłuższych badań, ale międzynarodowy zespół naukowców przedstawił pierwsze wnioski. - Nasze badanie zaczyna się od analizy składu płaszcza poprzez dokumentowanie mineralogii odzyskanych skał, a także ich składu chemicznego - powiedział w oświadczeniu profesor Johan Lissenberg, autor badania z Wydziału Nauk o Ziemi i Środowisku Uniwersytetu w Cardiff.

Nasze wyniki różnią się od naszych oczekiwań. W skałach jest znacznie mniej minerału piroksenu, a skały mają bardzo wysokie stężenie magnezu, co jest wynikiem znacznie wyższych ilości topnienia, niż przewidywaliśmy.

---

- Znaleźliśmy również kanały, którymi roztopiona materia była transportowana w płaszczu, dzięki czemu możemy śledzić losy magmy po jej uformowaniu i przemieszczaniu się w górę na powierzchnię Ziemi - dodał.

Naukowcy są zdania, że odkrycia mogą pomóc w lepszym zrozumieniu mechanizmów funkcjonowania wulkanów. Ale najbardziej ekscytujące może być to, że próbka skał może rzucić nowe światło na pochodzenie życia na Ziemi. Chodzi o interakcje między oliwinem, minerałem obficie występującym w płaszczu a wodą morską. Wyzwalają bowiem reakcje chemiczne, w których wytwarzany jest wodór i inne cząsteczki niezbędne do podtrzymywania życia.

- Skały, które były obecne na wczesnej Ziemi, są bardziej podobne do tych, które odzyskaliśmy w trakcie tej wyprawy, niż skały, z których składają się nasze dzisiejsze kontynenty - wyjaśnia dr Susan Q Lang, adiunkt w Katedrze Geologii i Geofizyki w Woods Hole Oceanographic Institution, która również pełniła funkcję kierownika podczas wyprawy.

- Analiza tych środowisk pozwala nam uzyskać krytyczny wgląd w środowisko chemiczne i fizyczne, które mogło występować na wczesnym etapie historii Ziemi i mogło stanowić stałe źródło paliwa oraz sprzyjające warunki przez geologicznie długie okresy czasu, w których mogły powstać najwcześniejsze formy życia - dodała.

Wyniki  badań opublikowane zostały w czasopiśmie Science: C. Johan Lissenberg et al., A long section of serpentinized depleted mantle peridotite.Science385,623-629(2024).DOI:10.1126/science.adp1058