Geoloogid: «Ookeanipõhja maakoor, mida puurisime, on täis üllatusi.»

Väike osa tuumaproovist, mida vaadeldakse läbi petrograafilise mikroskoobi. Foto: Johan Lissenberg

Teadlased puurivad ookeani põhja, et uurida Maa salapärast vahevööd. Selle omadused ja koostis võivad olla määrvad, et hinnata näiteks seda, kas ja millisel määral on võimalik kasutusse võtta kõrgematemperatuurset maasoojust ka tõhusamal moel elektrienergia tootmiseks.

Nagu sääsk, kes puurib end naha sisse, et nautida all peituvat toitvat rikkust, puurisid geoloogid eelmisel aastal pika ja kitsa puuraugu Maa koorde, tuues välja tõelise geoloogilise aarde.

Selle tulemuseks on pikk puursüdamik, mis on rekordilised 1268 meetrit pikk. See silindriline kivimimass, mis koosneb serpentiidi nimelisest tardkivimist, on nüüdseks analüüsitud ning paljastanud oma saladused.

See ookeanisügavusest väljaimetud maakoor on teabeladu, mida saab kasutada Maa müstilise vahevöö, tahke vulkaanilise kivimi kihi, mis eraldab maakoort tuumast, uurimiseks.

Teadlaste töörühm, mida juhtis petroloog ja geokeemik Johan Lissenberg Cardiffi Ülikoolist, kirjutas: «Leidsime 1268-meetri pikkuse serpentiniidist ookeanilise vahevöö peridotiidi – vahevöö tüüpkivimi – lõigu. Peaaegu pidev ja pea täielikult kätte saadud puursüdamik annab võimaluse koostada usaldusväärne ja kvantitatiivne litoloogiline, mineraloogiline, struktuurne ja erinevate muutuste ülevaade vahevöö ülemisest osast.»

Maa vahevöö jääb meile, pinnalolijatele, äärmiselt raskesti ligipääsetavaks. Selle õhemates osades on Maa koor 6 kilomeetrit paks.

Meil on olemas tööriistad, millega puurida üsna sügavale mandri pinnalt – seda tõestab hämmastav 12 262 meetri sügavune Koola puurauk Venemaal – kuid mandriline koor on palju paksem kui ookeanipõhja koor.

Me ei jõua tõenäoliselt niipea vahevööni ookeani põhjast, kuid ookeaniline koor on praegu parim koht, kust saada proove, mis võimaldavad seda uurida. Teatud kohtades tõukavad tektoonilised tegevused vahevöö materjali koorde, kust me saame seda võtta.

Kuid sügava augu puurimine ookeani põhjas vulkaanilisest tegevusest kuumenenud tektoonilisel piiril on palju raskem. Varasemad katsed on võimaldanud teha puuraugu, mis pole sügavam kui 200,8 meetrit – ja puuritud materjalist saadi kätte ainult 47 protsenti.

Lissenbergi ja tema kolleegide töö on seega midagi tõeliselt erilist. Nad puurisid Atlandi ookeani all asuva Atlantise Massiivi all, mis on tohutu mäemassiiv, mis ulatub merepõhjast 4267 meetri kõrgusele, keset Atlandi ookeani harja, mis on kahe tektoonilise plaadi piir. Massiiv, mis koosneb vahevöö kivimist – peridotiidis –, arvatakse olevat moodustunud kui vahevöö kivim pressiti ülespoole läbi Maakoore.

«Esialgne plaan oli puurida madalam auk, umbes 200 meetrit,» ütles Delaware'i Ülikooli geoloog Kuan-Yu Lin eelmisel aastal pärast puurimise lõpetamist.

Kuid nende üllatuseks läks auk aina sügavamale ja sügavamale, kusjuures ülisuured materjali kättesaamise määrad olid enneolematud, kui puuriti selliseid seni kerukaks materjaliks peetud kivimeid. Olles nähtust hämmastunud, otsustas teadusmeeskond muuta plaani ja jätkata augu süvendamist.

Nende puurauk, nimega U1601C, ulatus rekordiliste 1268 meetrini, ja see, mida teadlased välja tõid, oli veelgi parem. Nad suutsid kätte saada hämmastavad 71 protsenti südamikus olevast materjalist.

See proov, nagu massiiv ise, koosneb peridotiidist, jämedateralisest tardkivimist, mis koosneb peaaegu täielikult oliviinist ja pürokseenist.

Mineraalide kokkupuutes mereveega kutsub see esile kemilise reaktsiooni muutes paljastatud oliviini ja pürokseeni serpentiini mineraalideks ja selles reaktsioonis tekib ka süsivesinikke, mida merepõhja eluvormid võivad kasutada. Kuid geoloogide jaoks muutub sel moel tekkinud kivimi olemuse tõlgendamine raskemaks – see on nagu püüda lugeda vihma kätte jäänud tindiga kirjutatud teksti.

Huvitaval kombel leidsid teadlased, et nende südamik oli tugevalt serpentiniidistunud, kusjuures isegi kõige vähem muutunud peridotiit oli 40 protsenti muundunud kogu proovi ulatuses, mis viitab sellele, et merevee levik on üsna suur. Vaatamata sellele säilis algne kivimi koostis paremini kui madalamates tuumades, paljastades uut teavet Atlantise Massiivi all oleva vahevöö kohta.

Teadlased avastasid, et pürokseeni sisaldus oli palju madalam kui nad ootasid, mis võib olla tingitud pürokseeni lahustumisest, kui kivim soojenes. Samuti leidsid teadlased, et kivimite liikumine sulast tahkeks kiviks, kui magmat suruti ülespoole, toimus vahevöö tõusu suhtes kaldus nurga all – leid, mis erineb oluliselt sulamise migratsioonimudelitest.

Lõpuks leidsid teadlased tardkivimi, mida nimetatakse gabroks. Peridotiit gabroliste kapselduste lähedal näitab intensiivseid muutusi, mis on seotud kokkupuutega hüdrotermilise keskkonnaga, mida ei ole täheldatud teistes tuumaproovi osades, mis viitab sellele, et gabrol on ootamatu roll elutähtsate hüdrotermiliste lõõride vedeliku keemias Lost City hüdrotermilisel väljal.

Uuringud, mis on suunatud kivimi kujunemisprotsesside paremale mõistmisele, jätkuvad, kuid seni tehtud teadusuuringud näitavad, kui väärtuslik võib olla just selline süvapuurimine.

Nagu teadlased kirjutavad: «Expedition 399 (Ekspeditsioon 399) käigus saadud põhjalik kivimisaak pakub hulgaliselt võimalusi, et saavutada põhimõttelisi edusamme ookeani ülemise vahevöö mõistmisel. U1601C puurimise läbi viimine Lost City hüdrotermilise välja pinnases pakub võimaluse uurida elu piire ja ulatust ookeani litosfääris ning potentsiaalset platvormi tulevasteks katseteks geoloogia, keemia ja bioloogia alal väljaspool telge asuvas hüdrotermilises süsteemis.»

Teadustöö on avaldatud ajakirjas Science.

Allikas: ScienceAlert