Мантия земли фото


Мы ни разу не видели мантию, а главный источник информации о ней — алмазы

Люди часто путают магму и мантию. Но если с магмой люди сталкивались и не раз во время извержения вулканов, то мантия Земли остается тайной за семью печатями. Попробуем немного приоткрыть тайну, изучив теоретические выкладки ученых.

Из чего состоит Земля

Сейсмологи считают, что внутри нашей планеты — твердое ядро. Внешнее ядро, которое идет следующим слоем — жидкое и расплавленное. Затем идет мантия с земной корой на вершине. Земная кора — как кожура апельсина, тонким слоем закрывает всю эту бурлящую внутри нашей планеты массу.


Но мы, на самом деле, до сих пор не знаем, что представляет из себя эта мантия. Она занимает слой на глубине от 30 до 2900 км. А самая глубокая скважина, которую когда-либо прорыло человечество, это Кольская сверхглубокая скважина глубиной «всего» 12,3 км.

Советские инженеры и бурили скважину в научных целях. Но уже после 12 км столкнулись с огромными трудностями. Раскаленная поверхность не давала бурить дальше. 

Из чего состоит мантия

Мантия — это основное вещество нашей Земли. По оценкам геофизиков, она составляет 80% от массы Земли. А мы, по сути, ничего про нее не знаем, все рассуждения пока носят теоретический характер. А ведь именно процессы, которые происходят в мантии, сильно влияют на нашу жизнь. Это и движение континентов и появление новых месторождений руды. 

Мантия Земли нигде не выходит на поверхность. Магма, которую выбрасывают на поверхность вулканы, это глубинный слой под земной корой, которую плавит мантия. Но не сама мантия!  

Ученые полагают, что мантия содержит практически все известные элементы. И на 44% состоит из кислорода, который присутствует в виде оксидов. 23% — магний, 22% — кремний, 6% — железо, а оставшиеся 5% распределены между другими элементами.

Одни из самых ценных информаторов о мантии — алмазы. Они часть мантийных пород. По сути, алмазы — самое глубокое вещество, что доступно нашему непосредственному изучению. 


В ближайшие 10 лет прорыв в сфере исследования глубин Земли маловероятен. Пока к этому готовятся японцы. У них в планах — дорыть до мантии на дне океана, где слой земной коры намного тоньше. 

Ну а подробнее про Кольскую скважину и интересный эксперимент советских ученых я писал ранее. Подробнее можно прочесть в статье Как глубоко мы можем бурить Землю, и что нашли ученые в самой глубокой скважине.

Источник: zen.yandex.ru

Строение мантии Земли

Существует граница, отделяющая земную поверхностную кору от мантии. Называют её границей Мохоровичича, хотя иногда сокращают до простого Мохо. Располагается она на различных глубинах, зависящих от участка земной поверхности. Так, под океанами граница Мохо находится выше всего (7-10 км), а под складчатыми поясами залегает гораздо глубже (до 70 км). Характерной особенностью границы Мохоровичича является то, что на ней наблюдается резкое увеличение сейсмических скоростей (от 7 до 8 км/с). Принято считать, что происходит это из-за изменения состава пород.

Мантия нашей планеты разделена на 2 части: верхнюю мантию и нижнюю. Друг от друга они также отделены границей, так называемым слоем Голицына. Располагает он примерно на глубине 670 км. Таким образом, становится понятно, что верхняя мантия значительно тоньше нижней.

Состав мантии Земли


Состоит мантия нашей планеты, предположительно, из так называемых ультраосновных пород, которые представлены перидотитами и перовскитами, но также в состав её входят и другие породы (эклогиты, например). Но гораздо понятнее будет, если разложить эти породы на составляющие элементы. Так вот, основным химическим элементом мантии является кислород (45%), находящийся в различных соединениях с другими элементами. По большей части, с кремнием и магнием (~22% каждого). Вместе с кислородом они образуют кремнезем и оксид магния, соответственно. На два этих оксида приходится порядка 84% всего вещества мантии.
Также в этом земном слое в небольших количествах находятся железо, алюминий, кальций, натрий, калий и другие элементы. Почти все из них вступают в реакцию с кислородом, образуя оксиды.

Источник: naturae.ru

Люди часто путают магму и мантию. Но если с магмой люди сталкивались и не раз во время извержения вулканов, то мантия Земли остается тайной за семью печатями. Попробуем немного приоткрыть тайну, изучив теоретические выкладки ученых.

Из чего состоит Земля

Сейсмологи считают, что внутри нашей планеты — твердое ядро. Внешнее ядро, которое идет следующим слоем — жидкое и расплавленное. Затем идет мантия с земной корой на вершине. Земная кора — как кожура апельсина, тонким слоем закрывает всю эту бурлящую внутри нашей планеты массу.


Но мы, на самом деле, до сих пор не знаем, что представляет из себя эта мантия. Она занимает слой на глубине от 30 до 2900 км. А самая глубокая скважина, которую когда-либо прорыло человечество, это Кольская сверхглубокая скважина глубиной «всего» 12,3 км.

Советские инженеры и бурили скважину в научных целях. Но уже после 12 км столкнулись с огромными трудностями. Раскаленная поверхность не давала бурить дальше.

Из чего состоит мантия

Мантия — это основное вещество нашей Земли. По оценкам геофизиков, она составляет 80% от массы Земли. А мы, по сути, ничего про нее не знаем, все рассуждения пока носят теоретический характер. А ведь именно процессы, которые происходят в мантии, сильно влияют на нашу жизнь. Это и движение континентов и появление новых месторождений руды.

Мантия Земли нигде не выходит на поверхность. Магма, которую выбрасывают на поверхность вулканы, это глубинный слой под земной корой, которую плавит мантия. Но не сама мантия!

Ученые полагают, что мантия содержит практически все известные элементы. И на 44% состоит из кислорода, который присутствует в виде оксидов. 23% — магний, 22% — кремний, 6% — железо, а оставшиеся 5% распределены между другими элементами.


Одни из самых ценных информаторов о мантии — алмазы. Они часть мантийных пород. По сути, алмазы — самое глубокое вещество, что доступно нашему непосредственному изучению.

В ближайшие 10 лет прорыв в сфере исследования глубин Земли маловероятен. Пока к этому готовятся японцы. У них в планах — дорыть до мантии на дне океана, где слой земной коры намного тоньше.

Ну а подробнее про Кольскую скважину и интересный эксперимент советских ученых я писал ранее. Подробнее можно прочесть в статье Как глубоко мы можем бурить Землю, и что нашли ученые в самой глубокой скважине.

Источник: ucrazy.ru

Л. Викторова
«Химия и жизнь» №12, 2012

Вряд ли мы когда-нибудь узнаем, из чего состоит ядро Земли, — добраться до него и отщипнуть кусочек для исследования невозможно. Но есть шанс прикоснуться к мантии, окутывающей ядро и отделяющей от него земную кору. Прошедшей осенью мир узнал о начале международного проекта «Mohole to Mantle» — бурении скважины на глубину шесть километров под дном океана. Это самый короткий путь к мантии: ближе всего она подходит именно к океаническому дну, местами на 5–6 км. Чтобы добуриться до мантии с континентов, придется пройти не один десяток километров. Причем пройти сквозь слои гранита и базальта, из которых, согласно современным представлениям, состоит земная кора. Под дном океана гранитного слоя нет, сразу начинается базальт. Если всё пойдет по плану, то добраться до мантии ученые смогут уже в 2020 году.


Проект «Мохол»

В названии проекта «Mohole to Mantle» скрыта его предыстория. В 1909 году хорватский геофизик и сейсмолог Андрей Мохоровичич (1857–1936) обнаружил интересное явление: на определенной глубине земной коры резко возрастала скорость распространения упругих продольных сейсмических волн. Сейсмограмма неглубоких землетрясений давала два и более акустических сигналов: прямой и преломленный. Так была открыта и обозначена поверхность раздела между мантией и земной корой, переход от менее плотного слоя литосферы к более плотному с, очевидно, другим химическим составом и фазовым состоянием. Эта поверхность раздела, залегающая на глубине от 5 до 70 км, получила название «поверхность Мохоровичича» (или граница Мохо).

Первая попытка добуриться до границы Мохо была предпринята в 1961–1966 годах. Это был проект Национальной академии наук США, получивший финансирование от Национального научного фонда США. Идею высказали Уолтер Мунк, известный американский океанограф, и его коллега Гарри Гесс в 1957 году. Они-то и придумали название «Mohole», сложив Моho (граница Мохо) и hole (дыра). Их главный аргумент — «науки о Земле дадут подсказки космическим программам» — сработал безошибочно: то было время, когда зарождалась космическая эра, а СССР наводил ужас на Америку своими первыми космическими спутниками.


Место для бурения выбрали в Тихом океане, неподалеку от вулканического острова Гуадалупе, к западу от Мексики, где до дна 3,5 км. Главный вопрос заключался в том, с чего бурить. Ведь тогда еще не было специальных буровых платформ, какими сегодня располагают нефтяные компании. К счастью, в 1956 году консорциум CUSS (Continental, Union, Superior and Shell Oil Companies) разработал первое судно для бурения в океане, которое надлежало испытать. По сути — специальную баржу военно-морского ведомства США, на которую загрузили тяжелейшее буровое оборудование и назвали «CUSS 1». Это было едва ли не первое испытание будущих платформ для глубоководного бурения.

Первая фаза эксперимента (всего предполагалось три) продолжалась с 1961 по 1966 год. Было чрезвычайно трудно, особенно удерживать баржу на одном и том же месте в состоянии равновесия. Здесь помогли Военно-морские силы США, которые обеспечивали работу всей своей навигационной мощью, доступной в те годы. Невероятный энтузиазм исследователей помогал преодолевать трудности, тем более что общество с интересом следило, как развиваются события. Известный американский писатель Джон Стейнбек, океанограф-любитель, называл этот проект «первым прикосновением к новому миру» и регулярно писал репортажи в журнал «Лайф» с борта «CUSS 1»: «Первые образцы мягкие… Ядро размером 2,75 дюйма — это серо-зеленая глина возрастом 10–30 миллионов лет».


За пять лет исследователи пробурили пять скважин, собрали множество образцов из базальтового слоя, но до мантии не дошли — проект остановился на отметке 183 метра под дном. Второй его этап так и не начался. К этому моменту было уже потрачено 50 миллионов долларов. Национальный научный фонд признал результаты неудовлетворительными, а конгресс США посчитал расходы на этот проект неоправданными. Проект закрыли, и он остался в истории как первая попытка дотянуться до мантии через океан.

Организованное бурение

Но не только. «Мохол» показал, что глубоководное бурение возможно в принципе и что для этого необходимо развивать соответствующие технологии и оборудование. Вот почему очень скоро, в июне 1966 года, Национальный научный фонд США открывает большую Программу глубоководного морского бурения DSDP (Deep Sea Drilling Program). А уже через два года в морскую экспедицию отправляется научно-исследовательский буровой корабль нового поколения «Гломар Челендежр» («Glomar Challenger») Скриппсовского океанографического института (Сан-Диего, Калифорния), созданный специально для этой программы. Образцы, собранные с его помощью, дали доказательства того, что континенты движутся, а морское дно в рифтовых зонах обновляется. Тогда же ученые предположили, что, видимо, морское дно значительно моложе нашей Земли, не старше 200 миллионов лет.


«Гломар Челенджер» успешно проработал до 1985 года. За эти годы он накрутил 376 тысяч миль, с его помощью были исследованы 624 точки в океане, поднято со дна 170 километров кернов, из которых 57% в качестве образцов отправили в лаборатории для научных исследований. С этого корабля удалось бурить морское дно под семикилометровой толщей воды и углубиться в земную кору под дном на 1,7 км.

В 1985 году Национальный научный фонд США запускает следующую научную программу глубоководного бурения океана ODP (Ocean Drilling Program). Для нее уже готов исследовательский корабль третьего поколения — преемник отработавшего свое «Гломар». Он получил название «JOIDES Resolution», «JR» (Joint Oceanographic Institutions for Deep Earth Sampling) в честь корабля «Resolution», на котором капитан Джеймс Кук совершил свое второе знаменитое путешествие по Тихому океану 200 лет назад.

Результаты первой же экспедиции с его участием подтвердили, что еще 65 миллионов лет назад Гренландия, Канада и Западная Европа существовали в виде одного огромного континента. «JR» стал первым исследовательским кораблем, собравшим образцы породы рядом с черными курильщиками в Атлантическом океане.

Послужной список «JR» за 1985–2003 годы тоже впечатляет. Шесть с половиной тысяч дней он работал в океане, преодолел 356 тысяч миль, исследовал 669 точек в океане, поднял на борт 321,5 км кернов, 69% которых стали объектом исследования, пробурил 1797 скважин под дном океана, самая глубокая из которых — 2,11 км.


Однако каждая следующая сотня метров погружения в глубь тела Земли давалась всё с большим трудом и требовала всё больше денег. К началу восьмидесятых стало ясно, что исследовательское глубоководное бурение требует не только координации, но и объединения ресурсов, потому что страны уже не могут в одиночку осилить бюджеты амбициозных, но столь важных для человечества исследовательских проектов. Такой поворот событий касается не только наук о Земле. Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе, международный термоядерный реактор ITER в Кадараше, исследования на Международной космической станции, проект «Геном человека» — все они стали возможны лишь благодаря международной кооперации ученых и объединению финансовых ресурсов.

Вот почему в 2003 году появляется Международная комплексная программа глубоководного бурения в океане IODP (The Integrated Ocean Drilling Program). В апреле Министерство образования, культуры, спорта, науки и технологий Японии и Национальный научный фонд США подписали меморандум, в котором договорились совместно сформировать программу IODP и управлять ею. Вскоре к программе присоединился европейский консорциум ECORD (The European Consortium for Ocean Research Drilling), объединяющий сегодня 17 европейских стран и Канаду. В апреле 2004-го в качестве ассоциированного члена примкнул Китай, в 2006-м — Республика Корея, в 2008-м — Индия. Россия в этом списке не значится.

За декларацией последовала огромная организаторская работа. Были построены три крупнейших современных хранилища кернов в университете TAMU в Техасе (США), в Бременском университете (Германия) и в Университете Коти (Япония). Они доступны всем участникам программы для исследовательских и образовательных целей, как и научные публикации, базы данных и реестр экспедиций, номера которых давно уже перевалили за третью сотню.

Но главное — теперь сообща можно планировать большие экспедиции с грандиозными целями. Именно таким стал проект «Mohole to Mantle», который стартует в октябре 2013 года и подготовка к которому уже началась.

«Открытие Земли»

Инициатором проекта бурения к мантии выступило Японское агентство науки и технологий по изучению морского дня JAMSTEC (Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology). Во-первых, потому, что Япония сегодня — крупнейшая морская страна с развитыми морскими технологиями, а во-вторых — исследование океанического дна жизненно важно для Японии, это ключ к решению многих ее проблем.

Япония объявила о большом комплексном проекте «Тикю Хаккэн» («Открытие Земли»). По заказу JAMSTEC японские компании «Mitsui Engineering & Shipbuilding» и «Mitsubishi Heavy Industries» построили специальный исследовательский корабль «Тикю» («Земля»). И в июле 2005-го заказчик получил огромный, красивый, современный буровой корабль четвертого поколения (см. фото). На корабле есть вертолетная площадка, чтобы технические команды могли сменяться каждые две недели, научные лаборатории, в которых могут работать 50 научных сотрудников, и помещения для экипажа из 100 человек. Создание этого шедевра современного инженерного и технического искусства обошлось правительству Японии в 415 миллионов евро.

Не успел «Тикю» сойти на воду, как экспедиции последовали одна за другой. За эти семь лет по программе IODP «Тикю» поработал в 13 экспедициях, не считая пяти сугубо японских исследовательских проектов. Только один международный проект NanTroSEIZE (Nankai Trough Seismogenic Zone Experiment), начавшийся в 2007 году, потребовал восемь раз выходить в океан на продолжительный срок, и до окончания еще год. Его цель — понять, как зарождаются землетрясения и цунами. Для этого исследователи бурят скважины под дном океана в так называемой зоне субдукции, где океаническая кора пододвигается под активную континентальную окраину и погружается в мантию. Именно в таких зонах происходит множество сильных землетрясений, здесь часто просыпаются вулканы и зарождаются мощные цунами.

Бурение происходит на юго-западном побережье Японии, как раз в Японско-Курильской-Камчатской зоне субдукции. Задача — пробурить 13 скважин разной глубины и установить различные сенсоры, чтобы следить за процессами, происходящими на глубине, ловить предвестников землетрясений и цунами, изучить механизм землетрясений. Здесь к концу января ожидается очередной рекорд глубоководного бурения — 3,6 км. Затем последует четвертая стадия проекта, когда бур должен будет проникнуть еще глубже, на саму кухню землетрясений.

Еще одно большое дело, в котором участвовал «Тикю», — это биосферный проект исследования угольных пластов, залегающих глубоко под дном океана на северном побережье острова Хонсю, вблизи полуострова Симокита. В сентябре здесь уже поставлен рекорд — достигнута рекордная отметка под дном океана, 2,466 км. О том, как работал «Тикю» в этой экспедиции, снят впечатляющий документальный фильм, который можно посмотреть в Интернете. Словами этого не пересказать. Лучше один раз увидеть, как исследователи из разных стран мира просто бросаются к кернам, только что поднятым на палубу, нюхают их, трогают и чуть ли не пробуют на язык.

Благодаря этой экспедиции, завершившейся в сентябре 2012 года, собрано огромное количество образцов, исследование которых идет полным ходом. Ученые надеются найти в них разные формы микробной жизни, понять, как они участвуют в глобальном цикле углерода, где берут энергию и питательные вещества на такой большой глубине под землей, как производят природный газ. Вопросов очень много, и все они должны помочь нам лучше понять, как живет и функционирует подвижная и изменчивая система Земля, от которой зависят климат и жизнь на ее поверхности.

За прошедшие семь лет «Тикю» продемонстрировал свою уникальную работоспособность и мощность, устанавливая рекорд за рекордом. Именно этот исследовательский буровой корабль станет главным действующим лицом в проекте «Mohole to Mantle». Проект потребует много денег. И хотя правительство Японии уже вложило почти полмиллиарда евро в строительство корабля, еще как минимум миллиард потребуется на его обслуживание в течение предстоящего путешествия к мантии. Но эта задача решаема, если навалиться всем миром.

Подготовка уже началась. Сейчас исследователи выбирают наиболее подходящее место в океане. Суммарно «Тикю» может обеспечить глубину бурения 10 км. Если мы хотим углубиться в земную кору на 6 км, чтобы встретиться с мантией, то надо выбрать такое место в Тихом океане, где, во-первых, мантия подходит к земной коре на 6 км, а во-вторых, водная толща океана не превышает 4 км, лучше — еще поменьше. И если все получится, то в 2020 году мы получим уникальный образец — кусочек мантии Земли. Это всё равно что получить в руки образец марсианского грунта. Дэмон Тигл (Damon Teagle) из Университета Саутгемптона в Великобритании, один из научных руководителей проекта, назвал его самой грандиозной задачей в истории наук о Земле.

Зачем это нужно?

Глубоководное бурение идет по всему миру. Если посмотреть на карту Мирового океана, то он весь усыпан точками, обозначающими места проникновения под его дно, концентрация которых возрастает к побережью. К началу XXI века количество скважин исчислялось десятками тысяч! Конечно, большинство из них — коммерческие, с их помощью ищут полезные ископаемые, нефть и газ. Однако исследовательское бурение преследует фундаментальные научные цели. Парадоксально, но строение нашей Галактики мы знаем лучше, чем строение Земли. Каждый кусочек керна, поднятый из глубин земной коры, может рассказать нам о многом. Например, о строении коры, которую мы представляем себе пока лишь на основе косвенных экспериментальных данных, прослушивая Землю с помощью разных излучений. Образцы кернов расскажут нам, как далеко простирается жизнь в глубь Земли, как микроорганизмы выживают в таких условиях, когда зародилась жизнь на Земле и многое другое.

Сверхглубокое бурение — это потрясающая интрига, это прямой научный эксперимент, который может дать поразительные, неожиданные, изумляющие результаты, они могут перевернуть наши представления о Земле. Не все, разумеется, но в какой-то части. Именно такие результаты первыми в мире получили советские исследователи на Кольской сверхглубокой скважине. О Кольской сверхглубокой, поднявшей в свое время престиж отечественной науки на невероятную высоту, написано очень много в Интернете, в журналах, в книгах. И тем не менее здесь уместно коротко вспомнить эту красивую и трагическую историю, хотя она связана с бурением на земле, а не в океане.

Самую глубокую в мире научно-исследовательскую скважину на континенте начали бурить в мае 1970 года, в честь 100-летия со дня рождения В. И. Ленина. Закончилось бурение на отметке 12,262 км в 1989 году. Для скважины выбрали место на северо-западе Кольского полуострова, в 10 км от города Заполярный, неподалеку от нашей границы с Норвегией. Здесь на поверхность Балтийского щита выходят древнейшие изверженные породы возрастом около трех миллиардов лет. В толщу именно таких пород пока еще никто не залезал, разве что максимум на один-два километра, бурили в основном осадочные породы. А кроме того, здесь находится так называемый Печенгский прогиб, похожий на огромную чашу, как будто вдавленную в древние породы. Видимо, она образовалась в результате глубинного разлома, и именно здесь находятся крупные медно-никелевые месторождения.

Кольская сверхглубокая должна была ответить на множество вопросов: как происходит образование руд, где пролегают границы между слоями в континентальной коре, как меняется состав пород по мере продвижения в глубь земной коры и другие. Из ее недр с разных глубин подняты уникальные для науки материалы — керны породы суммарной длиной 4,4 км. Что же удалось узнать благодаря Кольской сверхглубокой? Как сказал в одном из выступлений министр геологии СССР (1975–1989), профессор Е. А. Козловскй, каждый метр Кольской — это открытие. О результатах исследования уникальных кернов не раз рассказывал Д. М. Губерман, доктор технических наук, заслуженный геолог РСФСР, бессменный директор Кольской сверхглубокой, ушедший из жизни в октябре 2011 года.

Геологи предполагали, что до глубины 5 км залегает гранитная толща, за которой следуют более прочные и более древние базальтовые породы. Об этом говорили данные сейсмического зондирования. Однако на Кольской скважине, пройдя больше 12 км, так и не добурились до базальта. Значит, послойное строение Земли — не догма? Этот фундаментальный вопрос требует дальнейших исследований.

Кроме того, оказалось, что на глубине более 7 км залегают не более плотные, а менее плотные и менее прочные породы, архейские гнейсы. На глубинах 9–12 км исследователи обнаружили высокопористые породы, насыщенные сильно минерализованными водами, — одно из главных действующих лиц в процессе образования руд. Прежде геологи полагали, что это происходит на значительно меньшей глубине. Но именно в кернах с глубины 9–12 км исследователи обнаружили повышенное содержание золота, до одного грамма на тонну породы. В принципе такая концентрация уже пригодна для промышленной разработки. Хотя столь большая глубина вряд ли сделает этот процесс экономически целесообразным, хотя где-то эти породы выходят на поверхность Земли, надо поискать. А вот наличие воды в порах породы на большой глубине — важнейшее прикладное знание, которое делает абсолютно нецелесообразным захоронение радиоактивных отходов в глубоких скважинах.

Приятную новость принесли керны с глубины 1,8 км. Здесь были найдены большие запасы медно-никелевых руд. Сегодня «Норникель» уже построил соответствующие шахты и начал добычу никеля на этой глубине.

Вообще, на сверхглубокой скважине работать сложно. Оказалось, что по мере углубления в Землю температура растет быстрее, чем было предсказано теоретически: на глубине 6 км градиент составил 20 градусов на каждый километр вместо обещанных 16-ти. На глубине 12 км температура составила 220 градусов — никто не ожидал, что будет так жарко. Исследователи считают, что у этого разогрева отчасти радиогенная природа. Тем не менее наши инженеры создали уникальное оборудование, включая исследовательские приборы, которые могли работать при столь высокой температуре. Вообще, на Кольской сверхглубокой использовали только отечественные машины и механизмы: турбобуры, легкие титановые трубы, механизмы и приборы, которые пришлось совершенствовать по мере работы. И это безусловное достижение.

Неожиданным для исследователей оказался тот факт, что на больших глубинах, где нет осадочных пород, появился природный газ метан. Отчасти поэтому керны, быстро поднятые на поверхность, буквально рассыпались в руках. Конечно, свою роль играл и резкий перепад давлений. Однако газ, стремительно покидающий поры образца, может «взорвать» его.

Большое содержание метана на глубине — хорошая новость для тех, кто сегодня проводит уникальные эксперименты, подтверждающие возможность образования природного газа из минеральных компонентов. В самом деле, все необходимые компоненты — водород, железо, карбонаты, сильное сжатие — на глубине есть. Именно такие условия моделируют в своих экспериментах химики, получающие легкие углеводороды в установках высокого давления.

Очень важно для науки и то, что обнаружены 14 типов окаменелостей микроорганизмов на той глубине, на которой их не должно было бы быть, согласно принятым оценкам возраста жизни на Земле: возраст этих глубинных слоев превышал 2,8 миллиарда лет.

А вот еще один поразительный результат. Когда американцы доставили на Землю первые образцы лунного грунта, то оказалось, что по составу и свойствам они почти идентичны тем, которые подняли из скважины с глубины 3–4 км. Таким образом, предположение, что Земля и Луна некогда были одним целым, получило некоторое экспериментальное подтверждение.

В 1992 году правительство отказалось продолжать финансирование шахты. В 2008 году ее обанкротили, а потом задраили. Слава отечественной науки превратилась в прямом смысле в свалку. Сейчас она закрыта, хотя были планы пробурить до 15 км, точнее — так глубоко, как только окажется возможным. Но сегодня это государству почему-то не нужно. Хотя Кольская сверхглубокая по-прежнему остается самой глубокой вертикальной скважиной в мире.

Керны, которые были подняты из скважины, обеспечили работу исследователям на многие годы. Да и сейчас этот уникальный испытательный стенд мог бы давать ответы на очень важные вопросы, в том числе прикладные. Например — как ведет себя буровое и прочее оборудование на больших глубинах. А если в скважине установить сейсмодатчики и прочие сенсоры на разных глубинах, то, возможно, предсказание разрушительных землетрясений стало бы более точным. Да мало ли что еще полезного можно было бы сделать в этой уникальной глубинной лаборатории! Организовать, например, научный, образовательный и туристический центр, открыть колледж по подготовке буровиков — эта профессия будет чрезвычайно востребована уже в ближайшие годы.

Кольская сверхглубокая не дотянулась до мантии, да и трудно это сделать на континенте — уж больно глубоко надо бурить. Возможно, проект «Mohole to Mantle» решит эту задачу. Сложно, дорого, долго, но стоит того. Ведь мантия, сложенная из силикатов магния, железа и кальция, на долю которой приходится 67% всей земной массы и 83% объема, слишком многое определяет в нашей земной жизни. Фазовые переходы, пластические деформации, теплоперенос — все эти процессы, не останавливающиеся в мантии ни на минуту, приводят в движение континенты и литосферные плиты, порождают землетрясения и цунами, заставляют извергаться вулканы. «Мантия — это двигатель нашей планеты», — точно заметил Дэмон Тигл. Вот почему так важно добраться до нее и получить возможность исследовать ее напрямую.

Если расчеты геофизиков верны и верхняя граница мантии действительно пролегает на глубине 6 км под дном океана (в определенных местах), то очень высока вероятность, что путешествие к мантии в 2020 году завершится успешно и мы заново откроем для себя Землю.

Но это будет лишь первый шаг. Для системного исследования одной глубокой скважины на Земле мало. Нужна сеть подобных скважин по всему миру, на континентах и шельфах. Все они как единая система дадут нам более точное знание. А главное — более точный прогноз приближающихся землетрясений, цунами и вулканических извержений. И в этой мировой системе должна занять свое место Кольская сверхглубокая скважина. Я почему-то уверена, что в ее судьбе точка не поставлена. Хотя времени на размышления очень мало: Земля умеет залечивать свои раны, и через год-другой уникальную скважину можно потерять.

Источник: elementy.ru

Что находится в глубине Земли?

Схема Земли
Схема Земли

Континентальная кора в основном состоит из гранита. В таких местах суши, как Большой Каньон, где вода смыла поверхность земной коры, гранитный слой выступил наружу и доступен наблюдению и изучению. Дно океанов — это тоже земная кора, но там она тоньше (около 4,5 километра) и состоит из другой скальной породы — базальта. Под земной корой находится мантия — гигантский слой толщиной около 3000 километров.

Если сквозь мантию проложить туннель, то, чтобы проехать его из конца в конец на машине со скоростью 80 километров в час, потребуется 36 часов. Правда, такое путешествие в центр Земли невозможно. Мантия Земли — это царство высокой температуры и громадного давления.

Знания о мантии Земли

Перидотит
Перидотит

Ученые немного знают о глубоких слоях мантии, но поверхностные ее слои в основном состоят из скальной породы, называемой перидотитом. Перидотит состоит в свою очередь из таких минералов, как оливин, пироксен и гранат (красный камень, используемый для производства ювелирных изделий). По крайней мере, часть мантии — это мягкая и податливая масса. Объясняется это тем, что она представляет собой крупицы твердой скальной породы, плавающие в море расплавленного камня.

Ядро Земли

Ядро Земли
Ядро Земли

Наконец, под мантией находится сердце Земли — ее ядро, имеющее в диаметре около 6400 километров. Казалось бы, что изолированное от солнечного тепла ядро должно быть холоднее, чем Северный и Южный полюса вместе взятые. Но это далеко не так. Наоборот, это область немыслимого жара с температурой от 2200 до 3300 градусов Цельсия. Кора настолько раскалена, что ее наружный слой состоит из расплавленного металла. Вообразите себе расплавленный от жара склад, полный железных сковородок, и вы получите представление о том, как выглядит земное ядро: жидкое расплавленное железо с примесью кислорода и серы. При вращении Земли в железном ядре возникают вихревые электрические токи.

Ядро Земли очень плотное, так как, стиснутое сверху всей массой планеты, оно находится под огромным давлением. Ученые предполагают, что из-за столь высокого давления ядро Земли, точнее его центр, состоит из твердого вещества. Несмотря на высокую температуру (выше, чем в плавильной печи), давление там настолько высокое, что частицы вещества плотно прижаты друг к другу и просто не могут никуда течь. Шар в центре земного ядра размером с  3/4 Луны, окруженный со всех сторон расплавленным железом —  это планета внутри планеты.

Откуда взялось это тепло в центре Земли?

Тепло сохраняется в центре Земли уже 4,6 миллиарда лет, с тех самых пор как частицы материи столкнулись в пространстве, чтобы образовать Землю. Но большая часть тепла, по мнению ученых, это результат радиоактивных процессов в земных глубинах. Радиоактивные элементы, находящиеся в земной глубине, излучают частицы, например электроны. Эти электроны сталкиваются с атомами скальных пород, передавая им часть своей энергии. От этого породы нагреваются. Когда Земля была еще молода, эти радиоактивные элементы нагрели скальные породы внутри Земли до очень высокой температуры. Камни хорошо сохраняют тепло. Представьте себе скалу, нагретую солнцем.

Как образовалось земное ядро?

Все это накапливаемое тепло не могло покинуть недра Земли и оставалось там. Проходили миллионы лет. Температура в центре Земли повысилась настолько, что расплавилось железо, содержавшееся в камнях. Тяжелое железо отделилось от более легких металлов и погрузилось вниз, то есть собралось в центре Земли, образовав земное ядро.

Источник: kipmu.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.