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在地质学的胜利中,科学家们正在钻探地幔的窗口

在大西洋中部的一座水下山上,科学家们在海底以下近 1 英里处进行了钻探,并挖掘出了前所未有的科学宝藏——地球的岩石地幔碎片。

这一破纪录的成就让地球科学家兴奋不已,几十年来,他们一直梦想着撞击数英里的地壳,以体验构成地球大部分地区的神秘国度。 这 地幔中由热引起的涟漪将构造板块输送到地壳中,从而导致山脉、火山和地震。

新的战役,由一艘名为 乔迪斯决定从技术上讲,它并没有钻入地幔,而且这个洞也不是有史以来在海底下钻过的最深的洞。 相反,研究人员在北大西洋挖掘了一个特殊的“构造窗口”,在那里钻头不必挖掘隧道,只需钻进泥土。 在这里,随着洋底在附近的大西洋中脊处慢慢崩解,地幔岩石被推向更靠近地表的位置。

5 月 1 日,他们开始挖这个被称为 U1601C. 该任务的首席科学家安德鲁麦基格预计会打出一个浅“洞”,因为 1990 年代创下的地幔岩石钻探记录仅为十分之一英里。 研究人员希望回收足够的样本,以帮助解释地幔岩石和水之间的化学反应如何在我们的星球上产生生命。 但海洋钻探可能是一项不确定的冒险——钻探卡住,或者回收的长岩石样本可能只是部分样本。

不过,这一次,钻机挖出了一管又一管深色岩石,其中许多完好无损。

它只是越来越深,越来越深。然后科学派对上的每个人都说,“嘿,这就是我们一直想要的。 自 1960 年以来,我们一直想在地幔岩中挖一个深洞。 当该团队于 6 月 2 日停止钻探时,该团队从海底以下 4,157 英尺处采集了岩石样本。

“我们已经实现了几十年来推动科学界发展的雄心壮志,”McKeag 说。

地球上的科学家们一直在热切地关注着这次任务,期待从数据中获得大奖,这些数据将打开一扇了解地球深处的新窗口,并推动多年的研究。

加州大学圣克鲁兹分校的水文地质学家安德鲁·费舍尔 (Andrew Fisher) 为一名在船上并被发现的研究生提供建议。 远程进展。

1909 年,克罗地亚地震学家 Andrija Muhorovicic 发现了地球内部的边界。

Mohorovii 监测地震产生的地震波如何穿过地球,类似于使用 X 射线探测人体内部。 在地表附近,地震波以单一速度传播,但在世界某个区域之后,它们移动得更快,这表明地震波正在穿过两个不同的岩石层。

这种称为 moho 的不连续性现在被认为是 地壳与地幔的分界线。 它们的深度各不相同,但地幔通常始于海底以下约 5 英里和大陆以下约 20 英里。

特拉华大学地球科学教授杰西卡·沃伦 (Jessica Warren) 说,她也在监测进度遥测项目。 “如果我们想了解整个地球,就会发现地下有大量巨大的岩石。”

地球内核似乎正在减慢其自转速度

地幔并非完全未知。 偶尔,火山喷发会喷出它的碎片——大块的绿色橄榄石,这种岩石在上地幔中占主导地位,嵌在玄武岩中。 但是这些样品,称为 地幔包体然而,它有其局限性,因为它在到达地表的过程中经常被咀嚼和挖空。 还有蛇绿岩,它们是海洋地壳的薄片,带有一些被抬升并粘在地球上的上地幔。 但旅程也发生了变化。

科学家们向往已久的是地幔岩的化石样本。 莫霍项目著名的海洋探险队于 1961 年着手钻穿海底的薄地壳到达地幔,但失败了。

地幔最接近地表的海底部分似乎是一个取样的机会,而无需钻穿数英里的地壳的技术困难。 这是 JOIDES Resolution 号上的科学家们将目光投向该船之前执行的最后一项任务的地方 预定退休 在 2024 财年。

该团队于 4 月离开葡萄牙亚速尔群岛的蓬塔德尔加达,前往亚特兰蒂斯地块,这是一座大小为 雷尼尔山. 它的主要任务不是在地幔岩石中钻出迄今为止最深的洞,而是对这些岩石进行取样,以寻找线索,了解在地球上没有生命的情况下,岩石与水相互作用时如何形成有机小分子。

探险队的首席科学家兼伍兹霍尔海洋研究所的科学家苏珊朗说:“这可能是一种你可以从基本上获取水和岩石中获取它的方法。” 产生氢气, [and] 氢气对于制造更小的有机分子来说是一种非常好的燃料,然后它可以与其他有机分子结合并导致早期生命。”

深化与复苏

从 U1601C 陨石坑中挖掘出的岩心以橄榄岩为主,橄榄岩是上地幔中最常见的岩石类型。 她的样品 科学家们通过暴露在海水中改变了它 我们已经开始讨论如何解释结果。

大部分地幔都埋在地壳下,不像这里那样暴露在海洋中。 这就提出了一个基本问题:最近的样本在多大程度上模拟了地幔的其余部分? 做岩石 它真的代表地幔,还是没有地壳?

就此而言,地幔-地壳边界是尖锐的,还是更平缓的过渡? 这些样品不是纯橄榄岩,这可能是一条关键线索。

“这是一种碎片化,但也许那是底部地壳,”费舍尔说,并列出了《科学日报年鉴》中报道的不同类型的岩石。 “这真的很不寻常——超过一公里的非常改变的下地壳和/或上地幔岩石。我会说它是一种混合物。”

科学家们一直忙于处理他们回收的大量岩石,以至于他们没有机会详细研究样本,甚至没有考虑成就的规模。 钻头需要每 50 小时更换一次。 船上的团队每 12 小时轮班工作,不会浪费一分钟的时间。

一天早上,当她看到海水从窗户飞溅时,她心烦意乱,并借口拒绝接受采访。

“我见过这个阶段的海水,这总是一个非常令人兴奋的点,他们将这个东西从一堆到处都是的海水喷雾中分离出来,”朗说。 “通常情况下,这是我的警告,即核子将在接下来的五分钟内出现在甲板上。”

让他们所有人兴奋的是希望更深的样本将产生“更新鲜”的岩石,受其他过程的影响较小,并且更接近地幔的形成。

“我们去得越深,我们就越接近那些岩石的样子,更接近地幔的样子,”沃伦说。