19 Науковці здійснили прорив у дослідженні геології нашої планети, видобувши найглибший на сьогодні зразок земної мантії, що відкриває нову сторінку в розумінні внутрішніх процесів Землі та може допомогти пояснити походження життя.
Мантія — ключовий геологічний шар нашої планети, що вражає своїми масштабами. Вона становить 70 відсотків маси Землі та 84 відсотки її об’єму. Розташована між корою та зовнішнім ядром, мантія відіграє критичну роль у формуванні планетарних геологічних процесів. Проте, попри її вирішальне значення, до недавнього часу вчені не мали можливості безпосередньо вивчати породи з цього шару.
Отримання зразків мантії ускладнюється товщиною земної кори, яка в середньому сягає 15-20 кілометрів. Однак природа створила унікальні ділянки, де кора надзвичайно тонка, а тектонічні розломи оголюють глибші шари. Серединно-Атлантичний хребет є одним із таких місць, особливо в районі підводної гори під назвою Масив Атлантида.
Загублене місто та його геологічна унікальність
На південному схилі Масиву Атлантида розташована область з особливими характеристиками — Загублене місто. Це гідротермальне поле, рідини якого високолужні та насичені воднем, метаном та іншими вуглецевими сполуками. Така хімічна композиція робить цю територію надзвичайно цінною для розуміння умов зародження раннього життя на Землі.
В цьому районі відбувається процес “серпентинізації” (“перетворення мантійних порід під впливом води”). Мантійна порода взаємодіє з морською водою, що змінює її структуру. Внаслідок цього породи набувають характерного зеленого, мармуроподібного вигляду. Саме ця геологічна особливість привернула увагу дослідників.
У травні 2023 року науковці з Міжнародної програми дослідження океану (IODP) здійснили історичний прорив. Використовуючи 143-метрове науково-дослідне судно JOIDES Resolution, вони видобули керн довжиною 1268 метрів. Результати цієї експедиції, опубліковані в журналі Science, перевершили всі очікування.
Отриманий зразок містить абісальні перидотити — первинні гірські породи, що складають верхню мантію Землі. Це найглибший керн мантійної породи, колись видобутий людиною, хоча початково дослідники планували значно скромніше занурення.
Несподіваний успіх експедиції
Йохан Ліссенберг, петролог з Кардіффського університету і співавтор дослідження, зазначив: “Ми планували пробурити лише 200 метрів, тому що це найглибша глибина, яку коли-небудь вдавалося пробурити в мантійних породах”. Однак буріння виявилося напрочуд ефективним, дозволяючи команді просуватися втричі швидше, ніж очікувалося.
Дослідники зупинились на глибині 1268 метрів лише через часові обмеження місії. При цьому вони досягли результату без значних технічних ускладнень, що відкриває перспективи для майбутніх, ще глибших досліджень. Це означає, що технологічно людство готове проникнути ще глибше в мантію.
Попередній аналіз видобутого керна, за словами доктора Ендрю МакКейга з Університету Лідса, виявив різноманітний склад порід. Зразок містить харцбургіт (різновид перидотиту), що утворюється внаслідок часткового плавлення мантійної породи. Також присутні габро — грубозернисті магматичні породи, утворені при охолодженні магми.
Обидві ці породи пройшли хімічну взаємодію з морською водою, що змінило їх первинний склад. Вивчення цих змін допоможе краще зрозуміти трансформаційні процеси, що відбуваються в мантії Землі під впливом зовнішніх факторів.
Перспективи та виклики
Попри значний успіх, експедиція не досягла “розриву Мохоровичича” (“Мохо”) — визнаної межі між земною корою та незайманою мантією. Це залишається амбітною метою для майбутніх досліджень, які дозволять ще глибше вивчити структуру планети.
На жаль, подальші місії з використанням судна JOIDES Resolution опинилися під питанням. Національний науковий фонд США відмовився фінансувати подальше кернове буріння після 2024 року. Це суттєво обмежує перспективи продовження досліджень у цьому напрямку.
Саме в момент, коли науковці нарешті наблизилися до розуміння найпоширенішого геологічного шару Землі, майбутнє подібних бурових місій залишається невизначеним. Отримані зразки становлять безцінний матеріал для геологів, який допоможе розкрити таємниці не лише структури нашої планети, але й походження життя на ній.
Дослідження мантії Землі має потенціал трансформувати наше розуміння геологічних процесів планети. Воно наближає нас до відповідей на фундаментальні питання про формування і еволюцію Землі, а також умови, що могли сприяти зародженню перших живих організмів.
