Kéregfúrással indul a Föld köpenyének vizsgálata

Tavasszal egy kutatócsoport a tengerfenék alól, az eddigi legnagyobb mélységből próbál kőzetmintát venni.

A Costa Ricánál esedékes fúróprojekt során mintegy 2 kilométerre próbálnak lehatolni a tengerfenék alá. A Nature folyóiratban megjelent tanulmányban a vezető kutatók elmondták, végső céljuk még mélyebb minták felhozatala, a kéreg alatt rejlő köpenyből. E kőzetek kinyerése geológiai kincsesbányát jelentene, mely „hasonlítana az Apollo holdkőzeteihez” – írják.

Damon Teagle brit kutató szerint „van néhány alapvető kérdés a Föld fejlődésével kapcsolatban, amelyre csak úgy lehet majd válaszolni, ha végre teljesen megismerjük a köpeny felett elhelyezkedő kéreg szerkezetét, a köpeny és a kéreg közötti interfészt – Mohorovičić határfelület vagy Moho –, valamint magának a köpenynek természetét.”

A köpeny alkotja bolygónk térfogatának és tömegének nagy részét. A kéreg aljától nyúlik a Föld vas-nikkel magjáig, amely mintegy 2900 kilométerrel lejjebb helyezkedik el. Kőzetei összetételüket tekintve eltérnek azoktól, amelyek a kontinenseket és az óceáni feneket alkotják. Úgy hiszik, túlnyomórészt peridotitok, amelyek magnéziumban gazdag, szilíciumban szegény ásványokat, mint olivint és piroxént tartalmaznak. E kőzetek tulajdonságai és a feltételek, amelyeknek ki vannak tévea azt jelentik, hogy a köpeny nagy része mozgásban van. Ezen domináns rétegben a lassú hőáramlás (konvekció) kulcsfontosságú szerepet játszik azon tektonikus folyamatokban, amelyek segítik a felszín formálását.

A kutatók már rengeteg mintával rendelkeznek a Föld mélyéről. Ezek némelyikét olyan folyamatok hozták felszínre, amelyek a bolygó hegyláncait építették, míg mások vulkáni lávával érkeztek. Ám az összes lelet valamilyen módon átalakult azon eszközök révén, amelyek a felszínre hozták őket, és a kutatók nagyon szeretnének eredeti mintákat látni.

Benoit Ildefonse, a Montpellier Egyetem kutatója elmondta, nagyon szeretnék tudni a pontos kémiai összetételt, és ezen összetétel helyről helyre változik. „Nagyon fontos, mivel a kompozíciótól függően a köpeny fizikai tulajdonságai szintén változnak, és végül némi hatásuk lesz a Föld dinamikájára, arra, ahogy ez a köpeny mozogni tud, ahogyan végül részlegesen elolvad, és némi magmát hoz létre, amely aztán a felszínre kerül, és új óceáni kérget alkot.”

A szárazföldön a köpenyig történő lefúrás nem praktikus, mivel a kontinensek ott helyezkednek el, ahol a kéreg a legvastagabb, mintegy 30-60 kilométeres. A fiatalabb, vékonyabb óceáni fenék kérgén történő áthaladás előnye, hogy a kutatóknak csak mintegy 6 kilométeres mélységbe kell lefúrniuk. Ám ez az opció különösen nehéz, mivel a tengeren kell felállítani és működtetni a fúrótornyot. A kutatók a következő néhány évben tesztelik a szükséges technikákat, és kiértékelnek három lehetséges, csendes-óceáni helyszínt.

Már hajójuk is van, amely képes a projektnek otthont adni. Ez a hatalmas, japán Chikyu, amely 10 kilométer hosszú fúrócsöveket képes elszállítani. Azonban egy sor új technológiára is szüksége lesz, többek között, új típusú fúrófejekre, hogy megpróbálkozzon a köpenyfúrással. Teagle szerint mindez rendkívül figyelemreméltó mérnöki vállalkozás lesz. „Hat kilométeres óceáni kéregről beszélünk, és valamennyi távolságra el is szeretnénk jutni a köpenyben, talán 500 méterre. Így nagyon mély lyukról van szó. Emellett 3-4 kilométer mély vízben kell fúrni. Legalább 250-300 fokos hőmérséklettel is szembe kell nézni.”

A kutatók nem számítanak arra, hogy a szükséges technológia és pénzügyi támogatás rendelkezésre álljon ahhoz, hogy jóval 2018 előtt megkezdjék a kísérletet.

Az idei tavaszi expedíció – amelyet az amerikai Joides Resolution hajóval végeznek – megnyitja a korábban fúrt, 1256D lyukat. Lehetővé teszi majd a kutatóknak, hogy első alkalommal gyűjtsenek be gabbrót (mélységi magmás kőzet) az alsóbb kéregből. Ezek a minták lesznek típusaik legmélyebbről előkerült kőzetei, melyeket valaha a tengerfenék alól kinyertek.

Ildefonse szerint a lyuk jelenleg a kéreg felsőbb – amely alapvetően az a bazalt, amit a tengerfenéken kibújni látunk –, és alsóbb része közötti átmenetnél található. Ezen utóbbi kéregrész ugyanolyan összetételű kőzeteket ölel fel, amelyek viszont sokkal lassabban hűlnek le, és gabbrónak hívják őket. Első alkalommal szeretnének mintát venni ilyen típusú kőzetekből a helyszínen, hogy tesztelni tudják a különféle modelleket, amelyek e kéreg viselkedését magyarázzák. Ennek megtételéhez a kéregben mintegy 400 méterrel mélyebbre kell jutniuk.

A legmélyebb lyuk, amelyet valaha szárazon fúrtak, egy orosz projekt égisze alatt született meg, és picivel haladta meg a 12 kilométeres mélységet.

(hirado.hu/BBC)