Skådespelarna i 1959 -filmen "Resan till jordens centrum, "tittar upp i en grotta. Vad hittar forskare när de gör den riktiga resan? 20th Century-Fox/Getty Images Om din familj tog dig på en semester till havet när du var ett litet barn, du kommer säkert ihåg den spännande känslan av att gräva i den våta sanden med en plastspade. När hålet blev större och djupare, du undrade naturligtvis vad som skulle hända om du bara fortsatte gräva och gräva. Hur djupt kan du bli? Skulle du verkligen så småningom dyka upp ur marken någonstans i Kina, som din storasyster eller bror försökte få dig att tro? Tyvärr, du fick aldrig ta reda på det, för precis som du började göra några verkliga framsteg, det var dags att packa ihop strandparaplyet, och gå och hämta en glass och ta en 10-centers tur på den mekaniska ponnyn på strandpromenaden. Men ändå, någonstans i bakhuvudet, du har hela tiden undrat vad som skulle hända om någon grävde en riktigt, riktigt djupt hål.
Väl, du kanske inte behöver undra mer, om ett internationellt team av forskare som kallar sig 2012 MoHole To the Mantle -projektet lyckas i sin strävan. De räknar med internationellt stöd för en insats på 1 miljard dollar där ett japanskt djuphavsborrfartyg, chikyu, skulle gräva ner i botten av Stilla havet för att gräva djupare än någon någonsin har gått tidigare. Planen är att gå rakt igenom jordskorpan, planetens steniga översta lager, som är 30 till 60 kilometer tjock på land, men så lite som 5 km tjock vid dess tunnaste fläckar på havsbotten [källa:Osman]. Om Chikyus borrigg bryter igenom en övergångsgräns som kallas Moho, det skulle nå jordens mantel, den mystiska 1, 740 mil (2, 900 kilometer) tjockt lager mellan skorpan och planetens heta, smält kärna [källor:USGS, ScienceDaily].
Till skillnad från din barndomsfantasi, forskarna har inga ambitioner att tråka en tunnel hela vägen genom planeten. Det är nog inte ens möjligt, eftersom den enorma värmen och trycket inuti jorden skulle göra det svårt att krypa nerför en sådan gång, även om det på något sätt inte kollapsade. Men bara att nå manteln, ett lager som vi vet relativt lite om, och att hämta ett prov skulle vara en vetenskaplig prestation av en sådan storlek att vissa har kallat det geologins version av månlandningen. I den här artikeln, vi förklarar svårigheten att gräva ett så djupt hål, och vad vi kan vinna på det.
Innehåll En skildring av jordskorpan, mantel och kärna. Hemera/Thinkstock Det är fantastiskt att tänka att vi kanske spenderar 1 miljard dollar för att borra genom Moho, när du tänker på det för något århundrade sedan, vi visste inte ens att gränsen fanns. År 1909, Andrija Mohorovičić, en kroatisk forskare, upptäckte att cirka 50 kilometer inne i jorden, vågorna som utlöses av jordbävningar färdades snabbare än de gör närmare ytan. Medan forskare hade åtminstone en vag uppfattning redan att jorden hade lager, Mohorovičićs arbete föreslog att det fanns en tydlig gräns mellan skorpan och ett lager under den som hade olika sammansättning och fysiska egenskaper. Till hans ära, vi kallar nu den gränsen för Moho [källa:Osman].
Sedan dess, forskare har lyckats lära sig lite mer om manteln, skiktet som ligger under Moho, som uppgår till 83 procent av jordens volym och 67 procent av dess mass Encyclopaedia Britannica. Det enklaste sättet att förstå detta är att tänka på jorden som en choklad éclair. Det tjocka ytterskiktet av glaserad choklad och bakad deg är fast men elastiskt. Det är skorpan. Under det, fastän, det finns mycket visköst, kladdiga grejer. Självklart, det är en begränsad analogi, för att jorden inte är krämfylld. Istället, manteln är gjord av smält, flytande sten kallas magma . En del av den magmen matas ut av vulkaner, så vi vet att i den övre delen av manteln - det vill säga de över 620 milen (1, 000 kilometer) - det verkar mestadels bestå av kiseloxider, magnesium och järn, med mindre mängder aluminiumoxid, kalciumoxid och alkalier kastade i blandningen [källa:Encyclopedia Britannica].
Som sagt, vår kunskap om manteln är ganska begränsad. Forskare kan inte gå ner och titta på det, och de har aldrig fått ett rent prov taget direkt från djupet för att analysera. Det är vad 2012 MoHole to the Mantle -projektet hoppas kunna åstadkomma.
Det kommer att bli ganska tufft. Vi vet detta eftersom forskare faktiskt försökte göra det en gång tidigare. I början av 1960 -talet de borrade fem hål i havsbotten nära Guadalupe Island i östra Stilla havet på 11 djup, 700 fot (3, 566 meter). Det djupaste hålet trängde bara in 183 meter i skorpan, precis förbi sedimentet på ytan till ett underlag av hård sten. Tyvärr, de kom inte mycket längre. Vissa medlemmar av den amerikanska kongressen tyckte att gräva till manteln inte var värt kostnaden, och 1966, de avbröt projektet [källa:National Academies].
Nästan ett halvt sekel senare, forskare hoppas att USA, Japan och andra länder kommer att samla sina resurser för att täcka kostnaden. Men de fysiska utmaningarna med att borra till manteln är fortfarande ganska skrämmande. Även om forskare hittar den tunnaste delen av skorpan på havsbotten, det betyder fortfarande att man borrar genom åtminstone flera mil fast sten. För att göra saker svårare, när de borra djupare i jorden, de kommer att stöta på extrema temperaturer, möjligen överstiger 1, 000 grader Fahrenheit (538 grader Celsius), och fantastiska mängder tryck - så mycket som 4 miljoner pund per kvadratmeter i närheten av manteln. Med den krosskraften som klämmer på utrustningen, det kommer att bli en utmaning att hålla det igång, än mindre för att skjuta tillbaka materialet som grävs upp till ytan, så att forskare kan få de prover de vill ha [källa:Yirka].
På plussidan, fastän, under de senaste 50 åren, tack vare oljebranschens djupvattenborrning, borrtekniken har avancerat avsevärt. Vi har förbättrade borrbitar, verktyg och instrument som mycket mer tål värme och tryck. Och tack vare GPS och andra framsteg, det är mycket lättare att hålla ett borrfartyg på exakt samma plats på djupt vatten. Forskare vet nu också mer om havskorpan och hur den bildas, och om skillnaderna mellan skorpa och mantel, enligt Damon Teagle från National Oceanography Center i Southampton, England, en av ledarna i projektet. "Vi har en mycket bättre förståelse för vad vi försöker göra, "förklarade han i en intervju 2011 [källa:Cooper].
Om forskarna inte stöter på oförutsedda snafus - vilket är en stor om, naturligtvis - det kan ta dem mellan 18 månader och två år att borra ner till manteln. De hoppas kunna börja 2013 eller året därpå och slutföra projektet före decenniets slut [källa:Cooper].
Förhoppningsvis, mycket. Som vi förklarade tidigare, kunskapen om jordens mantel är ganska begränsad, för vi kan inte åka dit, och vi har aldrig haft ett rent prov på det. Istället, forskare har försökt räkna ut det genom att studera seismiska vågor och undersöka det smälta berget som rinner ut från vulkaner. De har också försökt ta fram ledtrådar om mantelns sammansättning genom att studera meteoriter, som är smidda från samma rymdskräp som vår planet [källa:Osman].
Men alla dessa källor lämnar många frågor obesvarade. Om forskare så småningom får en del av manteln att studera, de får nya insikter om hur jorden bildades för miljarder år sedan, hur det utvecklades till kärnan, mantel och skorpa, och hur platttektonik började. Om de kan lära sig mer om den exakta blandningen av kemikalier och isotoper i manteln, de kan få en bättre uppfattning om hur manteln överför kemikalier till ytan [källa:Osman].
Viktigare, de kan lära sig exakt hur rörelse av mantelns flytande sten påverkar jordskorpan, i synnerhet hur de tektoniska plattorna trycker och drar mot varandra [källa:Cooper] Att veta mer om manteln och hur det interagerar med skorpan kan en dag till och med hjälpa oss att förutsäga händelser som jordbävningar och vulkanutbrott [källa:Matsu'ura] .
Men en av de mest lockande möjligheterna är att forskare faktiskt kan hitta liv djupt inne i jorden. Vi pratar inte om de monster som Jules Verne föreställde sig i "Resan till jordens centrum, "men ganska liten, primitiva organismer kallas extremofiler , som har utvecklats för att motstå extrema tryck och höga temperaturer (som de mikroskopiska "maskarna från helvetet" som finns i botten av en sydafrikansk guldgruva). Forskare har redan hittat sådana organismer i det djupaste havsbotten. Om de kan existera ännu djupare på jorden, forskare spekulerar i att sådana organismer kan innehålla unika enzymer eller andra egenskaper som forskare kan använda för att utveckla bioteknik. Ännu viktigare, de kan hjälpa oss att förstå livets fysiologiska gränser [källa:Osman].
Som barn på 1960 -talet Jag älskade att läsa serier, och en av mina favoriter var Classics Illustrated -versionen av Jules Vernes roman "Resan till jordens centrum". Jag var särskilt fascinerad av omslagsillustrationen, där karaktärerna flyter i den underjordiska havspassagen som Verne föreställde sig och attackeras av förhistoriska havsmonster. Bildens livlighet bidrog till min besvikelse några år senare, när jag fick lära mig i grundskolan att jorden var fylld med smält sten, vilket verkade betydligt mindre intressant.
