Mi lehet a Föld mélyében?

iu

Az ötvenes években született az elképzelés, hogy a kutatók megpróbálják elérni a Föld eddig ismeretlen mélységeit, és lefúrnak egészen a bolygó köpenyéig. Számos próbálkozás történt, és fél évszázad után végre közel kerültek a célhoz, a Chikyu hajó segítségével.

A japán Chikyu (magyarul Föld) nevű fúróhajó feladata, hogy véghezvigyen egy eddig lehetetlen küldetést. A hajó méreteinél még megdöbbentőbb a belőle kiemelkedő 100 méterre magasodó fúrótorony, a legnagyobb, amelyet hajó eddig hordozott. Nem meglepőek a méretek azonban, ha arra gondolunk, feladata lefúrni egészen a Föld köpenyéig, olyan mélyre, amely eddig senkinek sem sikerült. Ha sikerül eljutniuk a köpenyig és mintát venni, az nagyban hozzájárul a bolygó fejlődésének megértéséhez.

A 2007-ben tengerre bocsátott hajó jelenleg Japán partjainál tanulmányozza a tavalyi Tohoku földrengés okait, segítséget nyújtva a kutatóknak a földrengések előrejelzésében. Az 57 ezer tonnás monstrumot arra tervezték, hogy képes legyen 7000 méteres mélységbe lefúrni, és mintákat venni a Föld köpenyének anyagából. Az elképzelés már 1951-ben megszületett, de a technológiai és pénzügyi feltételek mostanáig nem voltak megfelelőek.

Bár történtek fúrások az elmúlt évtizedekben, sosem jutottak mélyebbre a szükséges út egyharmadánál. A legközelebbi pont a köpeny felső határához Costa Rica partjai mentén található, 1507 méter mélységben. Az óceáni kéreg itt csupán 5,5 kilométer vastag, tehát kisebb utat kell megtenni a köpeny eléréséig.

Mohole-terv fő célja elérni a kéreg és a köpeny határát, és mintát venni a köpeny felső részéből. A földköpeny litoszférához tartozó részének anyagát elsősorban peridotitok (kis szilíciumtartalmú, piroxénból-olivinból-spinelből álló kőzetek) alkotják. A peridotitok jelentősége, hogy ezek az óceáni bazaltlávák forráskőzetei, illetve ezek képezik az úgynevezett ofiolitok (hegységképződés során a kontinensekre tolódott óceáni kéreg, és az arra települt üledékek) alsó részét.

Az eredeti terv kiagyalói bár nem jutottak el a kitűzött célig, mégis jelentős eredményt értek el. A Mohole-terv keretében először sikerült mintát venni az óceáni kéregből (1961-ben a Guadalupe sziget közelében): 3800 méteres mélységből, 170 méter vastag üledékréteg alól hoztak felszínre óceáni bazaltot. Mindez akkor 1,5 millió dollárba került, ma ugyanez körülbelül 40 millió dollár lenne. Az amerikai kongresszus azonban 1966-ban visszavonta a támogatást, így a terv évtizedekig szunnyadt.

Azóta több program indult a megvalósítás érdekében: a mélytengeri fúrás program, az óceánfúrási program és a jelenleg is folyó integrált óceánfúrási program, amelynek részeként a Chikyu is tevékenykedik.

A Föld belső szerkezete

A Föld belseje eltérő halmazállapotú és sűrűségű övekre oszlik. A legkülső kőzetburka a kéreg, amely csupán 1 százalékát alkotja a Föld tömegének. Változó vastagságú, az óceáni lemezek esetében csupán 5–8 kilométer, míg a szárazföldek alatt 30–60 kilométer vastagságú is lehet. A kéreg alatt helyezkedik el a bolygó tömegének legnagyobb részét adó köpeny, amely közel 2900 kilométer vastagságú, szilikátokban gazdag gömbhéj. Egy átmeneti réteg után következik a mag, a Föld vasban gazdag legbelső öve, a Föld középpontjáig, 6378 kilométeres mélységig.

A kéreg és a köpeny közötti határt Mohorovicic-féle törésfelületnek, vagy röviden Mohonak nevezik.

Nem mindegy hol fúrnak

A fúráshoz ideális pont megtalálásához több faktort kell figyelembe venni. Legfontosabb, hogy sekély vízben legyen, ne legyen a közelben vulkáni aktivitás, illetve hogy a lehető legalacsonyabb legyen a kéreg hőmérséklete. Alacsony vízmélység az óceánközépi hátságoknál található, itt azonban folyamatosan képződik az új kéreglemez, nagy a vulkáni aktivitás. Nehéz tehát a helyválasztás, az eddig kijelölt pontok mindegyike a Csendes-óceánban található.

Információk a mélyből

A Föld köpenyéből vett minták rengeteg információval szolgálnak a geológusoknak. A földköpeny teszi ki a bolygó anyagának mintegy 68 százalékát, így puszta tömege miatt is fontos megismerése. Összetételének és változásainak ismerete segít megmagyarázni, hogyan formálódott és fejlődött a Föld, illetve jobban megérthető a lemeztektonikai ciklus.

Igaz, hogy egyetlen furatból még nem derül fény az összes rejtélyre, viszont ahogy Harry Hess mondta 1958-ban: "Egy lyukon keresztül még nem tudunk meg mindent a Föld belsejéről, de ha nincs első, nem lesz második, harmadik, se századik. Valahol el kell kezdeni."

Mélységi bioszféra

A Földön még a legbarátságtalanabb és legelképzelhetetlenebb helyekre is beférkőzik az élet. Nincs ez másképp a Föld mélyén sem. A kutatók sokáig nem is sejtették, hogy milyen hatalmas mennyiségű mikroorganizmus él mind a szárazföldi, mind az óceáni kéreg mélységeiben. Becslések szerint – széntömegben kifejezve – 90 milliárd tonna mikroorganizmus él a mélységi bioszférában, amelynek túlnyomó részét nem baktériumok, hanem a régebben ősbaktériumoknak nevezett, ma már önállónak tekintett archeák alkotják.

Elterjedésüknek a nyomás, illetve a hőmérséklet szabhat határt. Eddig a legmélyebb fúrásoknál is találtak élőlényeket. Az általuk elviselt hőmérséklet felső határát 110 Celsius-foknak tekintve a szárazföldi kéregben 4 kilométer, az óceániban pedig 7 kilométer mélységig lehetnek jelen.