Бурение в глубоководных районах Атлантического океана завершилось успешно. Специалистам удалось исследовать «тектоническое окно» и получить практически сплошной образец верхней мантии протяженностью более километра. Первичный анализ минералогического состава выявил неожиданные результаты.
Несмотря на кажущуюся очевидность, наше понимание удаленных звезд и галактик зачастую превосходит знания о том, что находится под нашими ногами. Одной из таких таинственных областей, пока недоступных для непосредственного исследования, является мантия Земли. Этот слой располагается между земной корой и ядром, и достичь его пока не представляется возможным из-за значительной глубины.
Вероятность успеха выше в океанической среде, где кора значительно тоньше и составляет 10-15 километров. Сначала встречаются осадочные отложения, затем – базальты, образовавшиеся в результате излияний, ниже располагаются базальтовые дайки и интрузии, представляющие собой вклинившиеся расплавы. Под всем этим слоем начинаются породы верхней мантии – перидотиты. Сложность бурения на такие глубины сопоставима с космическими экспедициями.
Мантийные породы легче всего доступны в районах, где океанские плиты расходятся. Эти породы, известные как абиссальные перидотиты, широко распространены в Атлантическом, Индийском и Северном Ледовитом океанах. Однако, это не первичные материалы мантии, а породы, измененные под воздействием морской воды и гидротермальных растворов. Этот процесс известен как серпентинизация.
С апреля по июнь 2023 года ученые проводили исследования в районе массива Атлантис, расположенного в северной части Атлантического океана, используя судно в качестве платформы JOIDES Resolution. Это один из наиболее тщательно исследованных районов Срединно-Атлантического хребта, образованный абиссальными перидотитами. В непосредственной близости находится гидротермальное поле Лост-Сити, известное своими карбонатными структурами.
Сначала специалисты пробурили пилотную скважину глубиной 55 метров, а затем — скважину U1601C глубиной 1268 метров. Полученный керн был практически неповрежденным, что обеспечило возможность детального изучения минерального состава на всей его протяженности. Результаты были получены благодаря работе крупной международной исследовательской группы опубликованы в журнале Science.
«Получение образцов в прошлом году стало важной вехой в развитии науки о Земле. Особенно ценной является информация о составе и эволюции планеты, которую они предоставят, — подчеркнул ведущий автор исследования, профессор Йохан Лиссенберг из Кардиффского университета (Великобритания).
Полученные данные продемонстрировали некоторую неожиданность. В образцах зафиксировано пониженное содержание пироксена — силикатного минерала, характерного для океанической коры и мантии. Вместе с тем, содержание магния оказалось выше, чем прогнозировали модели. По всей видимости, породы, поднимаясь из глубины, подвергались более интенсивной плавке.
«Это позволит лучше понять процессы плавления мантии и питания вулканов, в особенности тех, что находятся на океаническом дне. По словам Лиссенберга, это даст возможность установить взаимосвязь между вулканом и его магматическим источником.
Взаимодействие морской воды с оливином, широко распространенным силикатным минералом, вызывает особый интерес. В ходе химических реакций высвобождаются водород и другие молекулы, способные поддерживать жизнь. Возможно, на заре существования Земли этот процесс играл важную роль.