Путешествие в центр Земли: ученые разгадали строение мантии
 Джонатан Сноу (слева), доцент кафедры геофизики в Хьюстонском университете, осматривает мантийные камни, извлеченные со дна Северного Ледовитого океана. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Джонатан Сноу, доцент кафедры геофизики при Хьюстонском университете, возглавил научную экспедицию на Северный полюс. В ходе исследований ученые сделали открытие, проливающее свет на строение мантии - оболочки, расположенной под внешней корой земли. Об этом писалось в статье "Древнее высокогибридное вещество мантии под хребтом Гаккеля, Сев. Ледовитый океан", размещенной в еженедельном журнале физико-биологических исследований "Нейчер" ("Ancient, highly heterogeneous mantle beneath Gakkel Ridge, Arctic Ocean," Nature).
Мантийные камни, преданные забвению веков, были обнаружены на дне Северного Ледовитого океана и извлечены на поверхность во время научных экспедиций 2001 и 2004 года к подводному хребту Гаккеля, протягивающемуся на тысячу километров от Гренландии до Сибири. Горный массив образует дивергентную границу Североамериканской и Евразийской литосферных плит на дне Северного Ледовитого океана.
Так как это были самые первые крупные экспедиции, отправленные к хребту Гаккеля, все последние опубликованные открытия являются лишь плодом многолетних трудов и многомиллионных средств, потраченных на подъем и исследование обломков мантийных пород.
Мантия представляет собой твердое тело, на 70% состоящее из пород земли, и залегает на глубине нескольких километров от поверхности планеты. Среднеокеанические хребты вроде хребта Гаккеля (где обломки мантии медленно проталкиваются на поверхность, образуя новый вулканический пласт, а тектонические плиты раздвигаются) - единственное место, где геологи могут разгадать тайну строения мантии. В этом смысле хребет Гаккеля - уникальный объект для исследований с наименьшей (местами) вулканической активностью и наибольшими залежами вещества мантии. Это дает Сноу и его коллегам возможность взять многие образцы породы на анализ.
"Я чуть не свалился со стула", сказал Сноу. "Даже трудно себе представить, насколько важны для науки эти твердые залежи. Они словно окна, через которые можно заглянуть в центр Земли"
Решившись отправиться в экспедицию на огромном ледоколе, Сноу и его команда осмотрели тысячи мантийных камней общим весом с пол тонны. Они доставали их со дна океана с помощью землечерпального снаряда. Каждый образец был маркирован, занесен в каталог и разрезан на тончайшие слои (тоньше человеческого волоса) для дальнейших исследований под микроскопом. Именно тогда Сноу понял, что нашел нечто уникальное (что-то вроде лунного камня - мечта любого геолога) - мантийные глыбы в чистом виде без метаморфических вытеснений. Анализ изотопа осмия, благородного металла, который встречается там реже, чем платина, показал, что мантийному телу два миллиарда лет. Экспериментальные исследования с изотопом осмия подчеркивают важность полученных результатов, так как использование этого металла в рамках данного эксперимента - затея новаторская и требует сложных технологий.
Так как мантия медленно движется и перемешивается в недрах Земли, в мире геологии принято считать, что мантия - это пласт высокогибридной твердой породы. Молодая порода мантии поднимается наружу к среднеокеаническим хребтам, формируя новый пласт. По мере того, как движутся тектонические плиты, этот пласт пробивается к субдукции - зоне, где одна плита пододвигается под другую, и этот пласт заталкивается обратно в недра мантии, откуда он вышел. На этот процесс уходит около 200 миллионов лет. Когда же ученые обнаружили, что глубинные породы возрастом 2 миллиарда лет по своему составу однородны, удивлению их не было границ. Это открытие доказывает, что мантия не до такой степени смешана или разнородна, как ранее было принято считать, и что мантия Земли хранит в себе более сложную историческую реальность. Это открывает перед человечеством возможность изучать события Земли с помощью архейских пород, законсервированных в глубинах мантии.
Мантийные камни были обнаружены во время двух экспедиций (каждая из которых длилась примерно два месяца) в Арктику в то время, когда Сноу и его коллеги проводили лабораторные исследования в Германии в Институте им. Макса Планка (Max Planck Institute). Теперь эта работа приобрела более крупные масштабы - от Гавайских островов до Хьюстона и Пекина. С переходом Сноу в Хьюстонский университет в 2005 году исследования, начавшиеся с хребта Гаккеля, не прекратились. Теперь ученые пытаются выяснить, почему мантийное вещество оставалось однородным на протяжении столь длительного времени. В следующем году ученые планируют провести анализ осмия с помощью лазерного микроскопа - новейшие технологии, имеющиеся только в Австралии.
Источники: