Сердце Земли оказалось уязвимым: редкие породы мантии подняли из глубин Атлантики

Земная кора кажется непреодолимой границей, за которой скрывается одна из самых загадочных областей планеты. Учёные десятилетиями пытались подобраться к мантии, но лишь недавно смогли вплотную приблизиться к её пределам. Новый рекорд бурения позволил получить уникальные образцы пород, ранее недоступные для прямого изучения. Об этом сообщает Popular Mechanics.

Шаг к самой массивной части планеты

Мантия — крупнейший слой Земли, расположенный между твёрдой корой и раскалённым внешним ядром. На неё приходится около 70% массы планеты и более 80% её объёма. Именно в мантии зарождаются процессы, определяющие тектонику плит, вулканизм и формирование океанической коры — темы, которые регулярно поднимаются в разделе Наука и техника.

Несмотря на ключевую роль этого слоя, учёным до сих пор не удавалось напрямую получить образцы так называемой «первичной» мантии — той, что лежит ниже границы Мохоровичича (Moho). Средняя толщина земной коры составляет от 9 до 12 миль, и это серьёзное препятствие для бурения даже с применением современного оборудования.

Однако существуют участки, где кора значительно тоньше. Один из них — район Срединно-Атлантического хребта, вблизи подводного массива Атлантис. Именно здесь тектонические разломы частично обнажают мантийные породы, создавая редкую возможность для их изучения.

Экспедиция к подножию мантии

В мае 2023 года участники Международной программы океанического бурения (IODP) на исследовательском судне JOIDES Resolution извлекли керн длиной 1268 метров. Это самый глубокий образец мантийных пород, когда-либо полученный напрямую.

Интересно, что изначально команда планировала пробурить лишь 200 метров — это был предыдущий технический предел для подобных проектов. Однако работы продвигались быстрее обычного, и специалисты решили продолжить.

"Мы рассчитывали пробурить около 200 метров, потому что глубже в мантийных породах никто раньше не заходил. Но бурение оказалось настолько лёгким, что мы двигались в три раза быстрее обычного", — рассказал петролог Кардиффского университета Йохан Лиссенберг.

В итоге бурение остановили не из-за технических сложностей, а по причине ограниченного времени экспедиции.

Что нашли учёные в глубине океана

Извлечённый керн содержал абиссальные перидотиты — основные породы верхней мантии. В образцах также обнаружены гарцбургиты, формирующиеся при частичном плавлении мантийного вещества, и габбро — крупнозернистая магматическая порода.

По предварительному анализу, значительная часть пород подверглась серпентинизации — процессу, при котором морская вода взаимодействует с ультраосновными породами. В результате изменяется химический состав и структура минералов, а сами породы приобретают зеленоватый, «мраморный» оттенок.

Южнее массива Атлантис находится гидротермальное поле Lost City. Его источники выделяют щелочные флюиды, богатые водородом, метаном и другими углеродсодержащими соединениями. Эти условия рассматриваются как потенциальная модель среды, в которой могла зародиться ранняя жизнь на Земле и другие загадочные явления, изучаемые в разделе Непознанное и необъяснимое.

Таким образом, полученные образцы позволяют изучать не только строение мантии, но и геологическую основу, на которой формируются такие уникальные экосистемы.

Почему не удалось пересечь границу Moho

Несмотря на рекордную глубину, экспедиция не достигла главной цели геологов — пересечения границы Мохоровичича. Именно ниже неё располагается «чистая» мантия, не изменённая взаимодействием с морской водой и тектоническими процессами.

Тем не менее полученные данные уже называют прорывом. Впервые исследователи получили столь протяжённый и целостный разрез мантийных пород, что позволяет более детально изучать их структуру, минералогию и геохимию.

Будущее подобных проектов остаётся неопределённым. Национальный научный фонд США не продлил финансирование программы после 2024 года, и легендарное судно JOIDES Resolution завершило работу. Однако накопленные материалы ещё долгие годы будут предметом анализа в лабораториях по всему миру.

Сравнение: бурение континентальной коры и океанического дна

Исследование мантии возможно двумя основными путями: через континентальную кору и через океаническое дно. Каждый вариант имеет свои особенности.

Континентальная кора значительно толще — в некоторых районах она достигает 30–40 километров. Это делает глубокое бурение крайне дорогим и технически сложным. Зато подобные проекты позволяют изучать древнейшие породы планеты.

Океаническая кора тоньше и моложе. В районах срединно-океанических хребтов её толщина минимальна, что облегчает доступ к мантийным породам. Однако работа в открытом океане требует специализированных буровых судов, сложной логистики и устойчивых погодных условий.

Популярные вопросы о deep mantle drilling

Как выбрать место для бурения к мантии?

Предпочтение отдают районам с минимальной толщиной коры — чаще всего это срединно-океанические хребты и зоны тектонических разломов.

Сколько стоит подобная экспедиция?

Глубоководное научное бурение обходится в десятки миллионов долларов из-за необходимости специализированного флота, оборудования и международной команды специалистов.

Что лучше для изучения мантии — бурение или геофизика?

Геофизические методы позволяют получать обширные данные без проникновения в породы, но только бурение даёт прямые образцы, которые можно исследовать в лаборатории