Съвместна рубрика на сп. Обекти и Filibe.com

 

 

Тунел към центъра на Земята

За пръв път човечеството ще проникне в мантията на планетата – а там може да се спотайва нещо необичайно. Мисия, толкова важна, колкото кацането на Луната

Галя Белева

На кого ли не му е хрумвала идеята за тунел до центъра на Земята. Това, разбира се, е неосъществимо начинание – дотам има хиляди километри през твърди и разтопени скали и желязо, а постепенно покачващите се температура и налягане в центъра на земното ядро достигат 6700 градуса по Целзий и над 3 млн. атмосфери.
Японски учени обаче са решени да успеят. Не чак до центъра на Земята, но в тази посока - поне до мантията, средния слой на планетата. За целта ще използват необикновен изследователски кораб – дълбоководната сонда „Чикю”.
Морският съд е огромен – дълъг е 210 метра, на борда му има площадка за хеликоптери, подемни кранове и
сондажна кула, висока колкото 30-етажна сграда. Вътре в кулата изследователи управляват сложни апарати, с които насочват 10-километрова сондажна тръба. Засега мисията на сондата е да достигне разлома, причинил опустошителното земетресение в района на Тохоку миналата година, за да изследва причините за природното бедствие. Екипът на „Чикю” вече има един рекорд зад гърба си – през април изследователите извършиха най-дълбокия подводен сондаж в историята на 7740 метра дълбочина. Крайната им цел сега е още по-амбициозна. „Чикю” ще се опита да си пробие път през земната кора, да достигне до мантията и да събере скални проби.
Този пласт е неизследвана територия и въпреки че представлява 68% от Земята, мантията остава загадка. Ако проектът получи зелена светлина, може да преобърне напълно представите ни за еволюцията на планетата. Възможно е дори там долу да се спотайва нещо необичайно – нещо, което досега изглежда невъзможно извън научната фантастика.
Геолозите отдавна мечтаят да изследват недрата на Земята. През 1909 г. хърватският учен Андрия Мохоровичич открива, че сеизмичните вълни, предизвикани от земетресения, се разпространяват значително по-бавно на повече от 30 км под земната повърхност в сравнение с по-горните слоеве. Така той открива, че на тази дълбочина скалите имат различен състав и физични свойства. Границата между земната кора и горния слой на мантията е наречена на негово име – дисконтинуитет на Мохоровичич или границата Мохо, която през март за първи път беше картографирана от италиански учени.
Вече е известно, че най-горният слой на земната мантия се намира на 30 до 60 км под дебелата континентална кора, а под океанското дъно, където кората е най-тънка, мантията е само на около 5 км под повърхността. Точно затова откритото море е най-подходящият терен за сондиране до мантията.
Събитията на тази дълбочина движат тектоничните плочи, оформят земята, върху която стъпваме, активират земетресения и вулканични изригвания. Те са оформили и живота на планетата. Едва в края на 50-те години на миналия век обаче учените решават да изследват мантията отблизо. По това време идеята за тектониката на плочите е обект на разгорещени дебати. Американският геолог Хари Хес и други поддръжници на теорията твърдят, че конвекцията (пренасяне на топлина чрез естественото движение на частиците на течност или газ) в дълбоките слоеве на мантията кара тектоничните плочи да се движат. Хес и неговият колега Уолтър Мънк обаче имат нужда от веществени доказателства за тази теория и решават да се обърнат към своите приятели по чашка от Американската национална академия на науките.

По време на една полята с вино закуска в Калифорния през април 1957 г. учените от American Miscellaneous Society замислят план как да се сдобият с проби от земната мантия.
Така се ражда проектът Mohole. Той е изправен пред много предизвикателства – от намирането на финансиране до изобретяването на технология, която да държи неподвижна сондата в открито море. Учените не могат да заимстват идеи от петролните компании – по онова време те все още не сондират в дълбоки води. Екипът разработва технологията, наречена динамично позициониране, при която разположени на точните места двигатели помагат на кораба да остане стабилен във водата.
При първия опит през април 1961 г. край бреговете на мексиканския остров Гуадалупе в Тихия океан сондата пробива 183 метра. Той се оказва и последен. Американското правителство спира финансирането на проекта Mohole през 1966 г. и насочва вниманието си в противоположна посока – към Космоса.
Пробиването на океанското дъно продължава и след прекратяването на проекта, но учените така и не успяват да преодолеят повече от една трета от разстоянието до мантията. Сондата, която се доближава най-много до тази цел, прокопава 1507 метра край бреговете на Коста Рика. Това не е най-дълбокият сондажен отвор дори и в океана, но на това място кората е с дебелина по-малко от 5,5 километра.
„Все още не разполагаме с незамърсени проби от мантията и можем само да гадаем какво се случва там долу”, признава Деймън Тийгъл от Британския национален център по океанография в Саутхемптън, който участва в японския проект. На океанското дъно може да се намерят скали, които някога са били част от мантията, но контактът с морската вода ги е променил неимоверно. Разликата между тях и скалите в мантията е като между метеоритите от Марс, които падат на нашата планета, и онези, които бихме намерили, ако стъпим на Червената планета.

Тези находки все пак ни дават представа за състава на мантията. За да разберат повече за слоевете в мантията, учените отчитат скоростта, с която се разпространяват сеизмичните вълни, точно както прави Мохоровичич. Изследват метеоритите, които са се образували от същите космически отломки, от които е съставена и  нашата скалиста планета, за да добият представа за нейния състав. От скалите, изхвърлени на повърхността при вулканични изригвания, става ясно, че мантията се състои от богати на магнезий и бедни на силиций минерали като оливин и пироксен. А с помощта на звукови вълни по-рано тази година японски учени установиха, че 93% от вътрешната мантия се състои от рядко срещания на повърхността силикатен минерал перовскит. Т.е. долната мантия е много по-богата на силиций от горната.
Много въпроси обаче остават без отговор. Ако успеят да засекат следи от конвекцията в мантията като благородни газове и изотопи, учените ще могат да определят как и кога са се формирали ядрото, мантията и кората на



нашата планета и кога е започнала тектониката на плочите. Химикалите и изотопите в състава на горната част на мантията пък ще разкрият как водата, въглеродният двуокис и енергията се транспортират до земната кора и как влияят върху глобалните геохимични цикли. Колкото и да е невероятно, в мантията е възможно дори да бъдат открити и живи същества, въпреки че те едва ли ще имат нещо общо с праисторическите чудовища от „Пътешествие до центъра на Земята” на Жул Верн. Все пак такива екстремофили може би съществуват, показват скорошни изследвания.
Миналата година Тълис Онстот от Принстънския университет откри микроскопични кръгли червеи, оцеляващи в суровите условия на 4 км дълбочина в златна мина в Южна Африка. Той намери и едноклетъчни микроби на още по-голяма дълбочина – до 5 км. Възможно е тези организми, способни да се делят по веднъж на всеки сто хилядолетия, да са на стотици милиони години.
Чудовищното налягане, изглежда, не притеснява повечето екстремофили. В лабораторни условия микробите понасят до 1000 атмосфери, а в Марианската падина бактериите живеят необезпокоявано на 11 км под водата. Всъщност налягането се оказва важно за оцеляването при високи температури, тъй като не позволява на водата да кипи – парата убива микробите.
Геолозите изчисляват, че малко под границата на Мохо е около 120 градуса по Целзий – толкова близко до известния засега лимит от 122 градуса, над който живи организми не биха могли да оцелеят. През 2008 г. беше намерен живот в горещите пукнатини на океанското дъно. Ако съществуват живи организми в мантията, е възможно те да са фундаментално различни от еволюционна гледна точка в сравнение с тези на повърхността, да имат непознати функции или да притежават уникални ензими, които да са ни от полза в биотехнологиите, смятат учените.
В Националния център по океанография Тийгъл и колегите му извършват прецизен анализ на направените до момента сондажи в океанското дъно. Има голяма вероятност именно оттам да бъдат взети първите ценни проби от мантията. „Технологиите, времето и парите досега бяха факторите, които спираха сондажите до мантията”, обяснява експертът. Да си представим само прецизността, която е необходима, за да се прокопае 6-километрова дупка под океанското дъно. „Това е все едно да спуснете тънък колкото човешки косъм стоманен кабел до дъното на дълбок два метра плувен басейн и да пробивате три метра под основите”, обяснява нагледно Тийгъл. Проблемът всъщност не е толкова в дължината на свредела, колкото в материалите, от които трябва да е изработен, тъй като при пробиване на отвор с диаметър 30 см в твърди вулканични скали със скорост от 1 метър в час свределът издържа само около 50 часа. Новите супертвърди материали, разработвани за целите на проекта, трябва да издържат на налягане от 2 килобара и 250 градуса по Целзий.
Добрата новина е, че независимото изследване, извършено от компанията за дълбоководен сондаж Blade Energy през 2011 г., показва, че проектът е технически изпълним. Всъщност на този етап успехът на проекта вече зависи не толкова от технологиите, колкото от политическата воля. В доклад на Integrated Ocean Drilling Program

разходите по проекта се оценяват на малко над 500 млн. долара, което е скромна сума в сравнение с годишния бюджет на Големия адронен ускорител от над 1 млрд. долара или на Международната космическа станция от над 2 млрд. долара. Тийгъл обаче смята, че само изследователският морски съд ще глътне 1 млрд. долара.
За щастие японското правителство се е ангажирало да покрие по-голямата част от разходите. Ако проектът Mohole to Mantle спечели одобрение до една година, учените се надяват пробиването на океанското дъно да започне преди 2020 година.
Прокопаването на тунел до мантията ще е изключително трудно, но Тийгъл е убеден, че то ще даде отговори на някои от най-сериозните въпроси пред геолозите. Въпреки че проектът ще изисква планиране като за космическа мисия, той ще струва много по-малко. Пробите от мантията обаче в никакъв случай няма да са по-малко ценни от лунните скали, донесени от мисиите „Аполо”.

 

Статията се публикува със специалното разрешение на сп. Обекти

Copyright © 2011 Nextel Co