Земля под ногами - 5

 

               

          Мантия

Мантия в переводе с латинского это плащ, или покрывало, или широкая и длинная одежда в виде плаща, надеваемая поверх другой одежды.
Иными словами – это статусная одежда, церемониальная, право на которую в иные времена имели немногие. Как правило, ими были небожители – монархи, служители церкви, некоторые категории чиновников, ученые, судьи и маги.
Что касается иных моментов, то слово мантия обретает совершенно иной смысл.
Так, например, в зоологии оно употребляется в значении наружный покров или складки кожи. Причем, как правило такой привилегии удостаиваются не все, а только моллюски, плеченогие и усоногие ракообразные.
В отношении Земли слово мантия так же используется в значении покров или, что существенно ближе к теме, в значении слой.

***

У мантии Земли два слоя.
Один слой – верхний расположен прямо под земной корой, а второй – нижний над ядром. В мантии находится большая часть вещества Земли и эта часть составляет около 80% объема Земли. Состоит мантия в основном из тяжелых металлов, таких как кремний, магний и железо. Сплав этих металлов и есть расплавленное вещество мантии или магма.
Пространство между верхним и нижним слоями мантии, то есть та самая магма, называется слоем Голицина и располагается на глубине 673 км. Оно-пространство получило такое название в честь российского физика, геофизика и основоположника сейсмологии из рода Голициных - Б.Б.Голицина (1862-1916 гг.), положившему начало сейсмическому изучению внутреннего строения Земли.
Однако, следует отметить, что сама мантия Земли непосредственному исследованию недоступна. Во-первых, что ясно и без слов, она не выходит на земную поверхность и во-вторых, не доступна глубинному бурению. А значит, большая часть информации о мантии получена геохимическими и геофизическими методами. И как итог, данные о ее геологическом строении не полные и весьма ограничены.
Исходя из этого, можно сказать, что размерная величина мантии Земли находится в диапазоне от 30 до 2900 км. от земной поверхности, а точнее от подошвы земной коры или до первой границы Мохоровичича.
 При этом надо иметь в виду, что наличие мантии в недрах Земли – это никакая ни привилегия, ни исключение из правил, поскольку такая же мантия имеется и в других планетах земной группы – а это Меркурий, Венера и Марс.

***

Попытки заглянуть в глубину планеты, предпринимались учеными ни один раз.
В 1961-1966 годах американские исследователи, в целях пройти земную кору и пробиться к ее нижней границе или границе Мохоровичича проводились в рамках проекта «Мохо». Для бурения плотного земного грунта использовалась платформа CUSS. В Америке она используется в качестве киоска самообслуживания. Однако, в модернизированном виде эта платформа самостоятельно, своим ходом, приплыла к вулканическому острову Гваделупе, расположенному в Тихом океане. 
Остров принадлежит Мексике.
Он представляет собой сеть вулканических хребтов, которая возвышается над океаном на высоту 1298 метров в северной части (гора Августа) и на 975 метров в южной части (гора Эль-Пикачо) и находится на участке Тихого океана глубиной около 3,5 км.
Но почему исследования были спланированы и начаты именно в этих местах?
Ответ простой!
Первое - потому что Тихий океан, единственный в своем роде. Он почти полностью расположен в пределах одной единственной крупной океанической литосферной плиты, которая и называется Тихоокеанской. И не только по этой причине! В ложе океана, в котловине Пигафетта была обнаружена самая древняя океаническая кора, юрский возраст которой составляет 156 млн лет.
Второе – потому что в качестве стоянки было выбрано ложе океана, поскольку хорошо известно, что возраст пород удревняется, начиная от центральных частей океана и продвигаясь к периферии.
В конечном итоге, после длительной подготовки и массы приложенных усилий, ученым удалось пробурить всего пять скважин с максимальной глубиной 180 метров. И хоть цель исследования была не достигнута, проект был закрыт по причине недостатка финансирования.

***

Вторая известная попытка проникнуть в тайны Земли пришлась на 1970-1991 годы. Местом для бурения скважины была выбрана Мурманская область. Скважина находилась в 15 км к востоку от поселка Никель и 12 км к западу от города Заполярный. То есть почти у самой границы с Норвегией!
Главной задачей этой во многом уникальной миссии было изучение глубинного строения земной коры, определение границы Мохоровичича и заодно исследование теплового режима и состояния глубинных вод. Следует признать, что проект, получивший название «Кольская сверхглубинная», самый амбициозный научный проект Советского Союза. Тем более, что он намечался в одном из самых загадочных мест в России. Во-первых, за границей заполярного круга, а во-вторых, в условиях вечной мерзлоты.
И хоть проект был закрыт раньше отпущенного ему времени, некоторые сенсационные открытия были сделаны. Так, например, на глубине более десяти километров были обнаружены подземные воды, хотя до этого считалось, что на таких глубинах из-за огромного давления их быть не может. Удивительной выглядела и находка обильных залежей полезных ископаемых. Особенно золотоносных руд, содержание драгметаллов в которых составляло 78 граммов на тонну. Неслыханная по тем временам концентрация!
Но более всего, что и удивляло, и настораживало исследователей – это наличие следов жизни на огромной глубине. Так на глубине шесть километров ученые нашли окаменелые остатки микроорганизмов возрастом 2,6 миллиардов лет.
А это значило, что возникновение жизни на Земле произошло на 1,5 млрд лет раньше, чем принято было считать!
В целом бурение на «Кольской сверхглубинной» продолжалось вплоть до 1991 года и остановилось на отметке 12 262 метра. И хоть домыслов и практических, и фантастических о причинах «кончины сверхглубинной» было немало, главной была и по сей день остается одна – это начало процесса распада Советского Союза, отказ от социалистической плановой системы хозяйствования и правления и, наконец, начало новой эры стихийных взаимодействий в истории России.

***

Сегодня, когда «люди гибнут за металл», исследовательское дело не просто затратно, но и убыточно. В августе 2024 года исследовательское буровое судно JOIDES Resolution,  которое считалось основным судном в рамках «Программы бурения в океане», прекратило свою деятельность по причине отказа Национального научного фонда США от финансовой поддержки такой известной организации, как «Объединенные океанографические институты для взятия глубоководных проб Земли».
Однако за время с апреля по июнь 2023 года ученые, которые работали в районе массива Атлантис, расположенного в северной части Атлантического океана успели кое-что сделать. Пробурив скважину размером 1 268 метров, они извлекли на поверхность целый керн (пробу), что позволило детально исследовать его минеральный состав по всей длине.
Второе бурение, а именно бурение серпентинитовых горных пород, уходящее на глубину 1267 метров под дно океана в массиве Атлантиды на Срединно-Атлантическом хребте в Северной Атлантике, стало своего рода рекордом.
Однако, не смотря на всю совокупность приложенных стараний и трудов достичь мантии Земли исследователям все-таки не удалось!
Пара слов о массиве Атлантис.
Массив Атлантис – подводный геологический объект в Северной части Атлантического океана. Представляет собой куполообразную область, примерно 16 км в поперечнике, которая возвышается над морским днем. Самая высокая точка массива находится на расстоянии, примерно, 700 метров под поверхностью воды. На вершине массива расположено геотермальное поле Лост – Сити или «Потерянный город».
Подобно тому, как и «Затерянный город» в Тихом океане этот город так же состоит из нескольких десятков массивных известняковых колонн, возникших в следствии процессов серпентинизации, то есть в условиях взаимодействия воды и высоких температур. Высота крупнейшей системы колонн составляет 60 метров.

***

Примерно в 2005 – 2008 годах миру было объявлено, что японские исследователи намерены пробурить океаническую кору до мантии. Заявление было слишком амбициозным и смелым, поскольку подобные намерения были высказаны учеными разных стран не однажды, но достичь желаемого успеха так ни у кого и не получилось.
Каким образом они собирались это сделать?
Тоже было объявлено миру!
Так предварительно учеными рассматривалась возможность проникновения к границе Мохоровичича, то есть в верхнюю мантию, с помощью самопогружающихся вольфрамовых капсул, обогреваемых теплом распадающихся радионуклидов.
Где распадающиеся радионуклиды – это нестабильные атомные ядра, которые самопроизвольно распадаются на более мелкие ядра и элементарные частицы. А самопогружающиеся вольфрамовые капсулы – это концепция, ведущая идея, которая обсуждалась в процессе изучения Земли.
В конечном итоге, согласно предложению исследователей из Шеффилдского университета  в вольфрамовую капсулу требовалось поместить сферу из радиоактивного кобальта-60. Зачем это было нужно?
Ответ простой!
Чтобы расплавить земную кору!
Как известно, кобальт-60 очень горячий, а крайняя точка плавления вольфрама 3400 градусов, что позволяло капсуле и в самом деле выдерживать температуру мантии Земли.
Но очевидно что-то пошло не так и уникальная в своем роде концепция самопогружающихся вольфрамовых капсул не была реализована.

***

И в заключении в качестве повторения пройденного материала, вспомним, что мантия оказывает самое непосредственное влияние на земную кору и поверхность Земли. Она так же является причиной движения континентов, извержения вулканов, землетрясений, горообразования и формирования рудных месторождений.
И кроме того, наука склоняется к выводу о том, что на саму мантию активно влияет металлическое ядро Земли.
Но поговорим об этом в следующий раз.