Готовится путешествие к земной мантии

В ближайшем будущем при помощи японского судна "Тикю", предназначенного для глубоководного бурения ученые хотят добраться до знаменитого разлома, вызвавшего прошлогоднее катастрофическое землетрясение.

Если проект удастся, то его можно будет сравнивать с полетом на Луну, настолько выдающимся будет это научное достижение. Ведь полученные данные могут все перевернуть в теории о строении и эволюции Земли.

Геологи всегда мечтали добраться до земных недр. Дело в том, что сейсмические
волны, вызванные землетрясениями, намного быстрее распространяются в слоях с глубиной более 30 километров. То есть на такой глубине породы имеют иной состав и другие физические свойства. Этот слой считается верхней границей земной мантии.

Но в наше время известно и то, что верхняя часть мантии под сушей находится на глубине от 30 до 60 километров, а на морском дне есть участки с глубиной всего в 5 километров. А ведь там, где двигаются литосферные платформы, возникают землетрясения и вулканы.

В 50 годы прошлого века ученые начали попытки пробурить земную поверхность поглубже. Пришлось решать кучу проблем – от изобретения технологии бурения, до того, как вообще удерживать судно на одном месте. Тогда, последняя технология не могла быть позаимствована у нефтяников, так как они еще не бурили на глубокой воде. Но проблемы решались, и в 1961 году удалось получить первый керн с глубины в 183 метра.

Постепенно бурение океанической коры нарастало. Но более трети пути до мантии пока никто так и не прошел. Рекорд – скважина в полтора километра на
побережье Коста-Рики. Сама дыра не очень глубокая, но именно тут ученые ближе всего подошли к мантии, так как до нее всего 5,5 километров.

Новый проект, который ученые мечтают реализовать назван Mohole to Mantle. Он имеет достаточно четкое обоснование. На земную мантию приходится около 70% от массы планеты, но про нее почти ничего неизвестно. До сих пор у ученых нет ни одного чистого образца мантии.

Есть некоторые образцы, которые достигли поверхности Земли. Но все они в той или иной степени загрязнены. По редким мантийным частям, которые встречаются в лаве можно узнать, что она состоит из материалов с большим содержанием магния и малым - кремния. На дне океана часть пород, когда-то составляли мантию, но после контакта с морской водой они поменяли свой состав. В итоге разница примерно такая же как между марсианскими метеоритами и пробами земли непосредственно с Марса. А раз нет чистых образцов, то невозможно даже подтвердить состав мантии, то как она сформировалась и прочее.

Так что ученые строят пока свои теории только на косвенных доказательствах. Так можно строить теории на отслеживании скорости сейсмических волн. Есть метеориты, которые состоят из того же материала, что и наша планета. Используют и экзотику вроде наблюдений за нейтрино.

Но все равно много вопросов так и остаются без ответа. И только когда ученые получат индикаторы мантийной конвекции, можно будет сделать выводы, когда планета получила свое ядро, кору и мантию. Возможно, это позволит понять насколько гетерогенна мантия и удастся разобраться как поднимается и извергается магма.

Не исключено, что в мантии тоже существует жизнь. Это навряд ли будут монстры Жюль-Верна, но от этого открытие не станет менее значимым. Недавно на глубине в 4 километра удалось обнаружить нематод - микроскопических круглых червей. А одноклеточные микробы живут на еще больше глубине. А под морским дном микроорганизмы были обнаружены на глубине 1,6 км. Да и вообще высокое давление не является проблемой для большинства экстремофилов. Микробы могут переносить давление в тысячу атмосфер.

Решающим фактором для существования жизни может оказаться температура. Она по предварительным оценкам близка к верхнему пределу всех известных форм жизни.
Есть и такие специалисты, которые считают, что шансов найти жизнь в мантии немного. Там почти нет циркуляции жидкости по имеющимся данным. А значит, нет и притока питательных веществ. Но даже скептики активно поддерживают этот проект, так как он поможет выявить физиологические пределы жизни.

Техническая часть проекта имеет много сложностей. Пробурить шестикилометровую скважину в Тихом океане примерно тоже, что опустить стальную нить толщиной не более человеческого волоса в бассейн с двухметровой глубиной. А потом под опущеннйо проволочкой еще надо продолбить на три метра фундамент. То есть нужен такой бур, какого пока еще не было.

Дело не только в длине, но еще и в материале. Ведь головка при бурении живет примерно 50 часов. Зубцы сточатся еще быстрее. Нужен новый и при этом сверхтвердый материал, способный выдержать высокую температуру.

Есть и проблема с финансированием, денег нужно много, а значит, нужна политическая воля государства. Только работа судна обойдется примерно в миллиард долларов. Но японское правительство взяло на себя львиную долю расходов. Ведь этот проект может помочь получить знания, которые помогут более точно прогнозировать землетрясения. Есть заинтересованность и у других стран.

Если все проблемы удастся решить, то надо еще выбрать подходящую площадку. Тогда в течение ближайших 10 лет можно будет добраться до мантии. Все площадки находятся в Тихом океане. Все они близки к срединно-океаническим хребтам, то есть тем местам, где формируется новая кора. Там относительно холодные породы. В этих местах однородный состав коры, что тоже облегчает поставленную задачу.