Геологи достали образцы верхней мантии с рекордной глубины

Как ни странно, но мы порой знаем больше о далеких звездах и галактиках, чем о том, что у нас под ногами. Одна из таких загадочных сфер, пока недоступных прямому изучению, — мантия Земли. Это промежуточный слой между земной корой и ядром. Пробиться к нему еще не удалось — слишком глубоко. 

Больше шансов сделать это в океане, где кора тоньше, мощностью 10-15 километров. Сначала идут осадочные породы, потом излившиеся базальты, ниже расположены базальтовые дайки, вклинившиеся расплавы (интрузии), а под всем этим начинаются породы верхней мантии — перидотиты. По сложности бурение на такие глубины можно сравнить с космическими полетами. 

Проще добраться до мантийных пород, которые вышли на поверхность в зонах раздвига океанских плит. Их называют абиссальными перидотитами. Они занимают большие площади в Атлантическом, Индийском и Северном Ледовитом океанах. Правда, это не исходные мантийные материалы, а переработанные под действием морской воды и гидротермальных рассолов. Такой процесс называют серпентинизацией. 

С апреля по июнь 2023 года ученые работали в районе массива Атлантис в северной части Атлантического океана с борта судна JOIDES Resolution. Это наиболее изученный регион Срединно-Атлантического хребта, сложенный абиссальными перидотитами. Рядом расположено гидротермальное поле Лост-Сити со знаменитыми карбонатными постройками. 

Сначала специалисты заложили пилотную 55-метровую скважину, затем — 1268-метровую U1601C. Извлекли почти целый керн, что позволило детально исследовать минеральный состав по всей колонке. Результаты за авторством большого международного коллектива исследователей опубликованы в журнале Science.

«Когда в прошлом году мы добыли образцы, это стало значительным событием в истории науки о Земле. Еще большее значение имеет то, что они расскажут нам о составе и эволюции планеты», — отметил ведущий автор исследования профессор Йохан Лиссенберг из Кардиффского университета (Великобритания). 

Результаты оказались несколько неожиданными. Образцы содержали меньше пироксена — силикатного минерала, которым обогащена океаническая кора и мантия. А концентрация магния, наоборот, превышала предсказанные моделями значения. Вероятно, породы, поднимаясь из недр, плавились гораздо сильнее. 

«Это поможет понять, как мантия плавится и питает вулканы, особенно те, что расположены на дне океанов. Мы сможем установить связь между вулканом и исходным магматическим источником», — пояснил Лиссенберг. 

Особый интерес представляет взаимодействие морской воды с оливином, еще одним распространенным в недрах силикатным минералом. В результате серии химических превращений выделяются водород и другие молекулы, которые могут поддерживать жизнь. Не исключено, что на ранней Земле это был один из ключевых процессов.