Kan Du Grave Et Hul Helt Til Jordens Kappe?

{h1}

Kan du grave et hul helt til jordens kappe? Find ud af, hvor svært det er at grave et hul gennem jorden og hvad du måske finder.

Hvis din familie tog dig på ferie til kysten, da du var et lille barn, husker du sandsynligvis den spændende følelse af at grave i det våde sand med en plastikspade. Da hullet blev større og dybere, spurgte du naturligvis, hvad der ville ske, hvis du bare holdt dig og gravet. Hvor dybt kan du få? Vil du virkelig til sidst komme op af jorden et eller andet sted i Kina, som din stor søster eller bror forsøgte at få dig til at tro på? Desværre er du aldrig nødt til at finde ud af, for lige som du begyndte at gøre nogle rigtige fremskridt, var det tid til at pakke op paraplyen og gå en iskegle og tage en 10-tommers tur på den mekaniske pony på strandpromenaden. Men stadig, et sted bag dig, har du stadig undret dig over, hvad der ville ske, hvis nogen gravede et rigtigt dybt hul.

Nå må du ikke mere undre dig, hvis et internationalt hold af forskere, der kalder sig 2012 MoHole To the Mantle-projektet, lykkes i deres søgen. De regner med international støtte til en 1 milliarder dollar indsats, hvor et japansk dybhavsborefartøj, Chikyu, burver ned i Stillehavets bund for at grave dybere end nogen nogensinde har været før. Planen er at gå lige gennem jordens skorpe, det klipperagtige øverste lag af planeten, som er 18 til 37 kilometer tykt på land, men så lidt som 3 miles (5 kilometer) tykt ved dens tyndeste pletter på havbunden [kilde: osman]. Hvis Chikyus boreplatform går i stykker gennem en overgangsbegrænsning kaldet Moho, vil den nå Jordens kappe, det mystiske 1.740 mil (2.900 km) tykt lag mellem skorpen og planetens varme, smeltede kerne [kilder: USGS, ScienceDaily].

I modsætning til din barndomsfantasi har forskerne ingen ambitioner om at kede en tunnel hele vejen igennem planeten. Det er nok ikke engang muligt, da den enorme varme og trykket inde i Jorden ville gøre det umuligt at krybe ned en sådan passage, selv om den på en eller anden måde ikke kollapsede. Men lige ved at nå mantlen, et lag om hvilket vi kender relativt lidt, og at hente en prøve, ville være en videnskabelig præstation af en sådan størrelse, at nogle har kaldt det geologiske version af månelandingen. I denne artikel forklarer vi sværhedsgraden ved at grave et sådant dybt hul, og hvad vi kan få af det.

Hvad er jordens kappe?

En skildring af jordens skorpe, mantel og kerne.

En skildring af jordens skorpe, mantel og kerne.

Det er fantastisk at tro, at vi kan bruge 1 mia. Dollars til at bore gennem Moho, når du overvejer at et århundrede eller så siden, vidste vi ikke engang, at grænsen eksisterede. I 1909 opdagede Andrija Mohorovičić, en kroatisk forsker, at omkring 50 km inden for jorden rejste bølgerne udløst af jordskælv hurtigere end de tættere på overfladen. Mens videnskabsfolk i det mindste havde et vagt begreb allerede, at jorden havde lag, foreslog Mohorovičićs arbejde, at der var en klar grænse mellem skorstenen og et lag under det, der havde forskellige sammensætninger og fysiske egenskaber. Til sin ære kalder vi nu grænsen til Moho [kilde: Osman].

Siden da har forskere formået at lære lidt mere om mantlen, laget der ligger under Moho, hvilket svarer til 83 procent af Jordens volumen og 67 procent af dets massebrev Encyclopaedia Britannica. Den nemmeste måde at forstå dette på er at tænke på Jorden som en chocolate éclair. Det tykke ydre lag af glaseret chokolade og bagt dej er fast, men elastisk. Det er skorpen. Bortset fra det er der dog mange viskøse, tunge ting. Det er selvfølgelig en begrænset analogi, fordi Jorden ikke er flødefyldt. I stedet er mantlen lavet af smeltet, væskestråle kaldet magma. Nogle af den magma udstødes af vulkaner, så vi ved, at i den øverste del af kappen - det vil sige den øverste 620 eller så kilometer (1.000 kilometer) - synes det at være sammensat af oxider af silicium, magnesium og jern, med mindre mængder aluminiumoxid, calciumoxid og alkalier kastet i blandingen [kilde: Encyclopedia Britannica].

Når det er sagt, er vores kendskab til mantlen ret begrænset. Forskere kan ikke gå ned og se på det, og de har aldrig haft en ren prøve taget direkte fra dybden for at analysere. Det er det, som MoHole til Mantle-projektet i 2012 håber at opnå.

Hvor svært er det at grave så dybt?

Det bliver ret hårdt. Det ved vi, fordi forskere faktisk forsøgte at gøre det en gang før. I begyndelsen af ​​1960'erne borede de fem huller i havbunden nær Guadalupe Island i det østlige Stillehav på en dybde på 11.700 meter (3.566 meter). Det dybeste hul penetrerede kun 600 fod (183 meter) i skorpen, lige forbi sedimentet på overfladen i et underlag af hårdrock. Desværre blev de ikke langt længere. Nogle medlemmer af den amerikanske kongres troede at grave på kappen var ikke værd at koste, og i 1966 annullerede de projektet [kilde: National Academies].

Næsten et halvt århundrede senere er forskere håb om, at USA, Japan og andre lande vil samle deres ressourcer for at dække omkostningerne. Men de fysiske udfordringer ved at bore til mantlen forbliver ret skræmmende. Selvom forskere finder den tyndeste del af skorstenen på havbunden, betyder det stadig, at der bores mindst adskillige kilometer solid rock.For at gøre tingene vanskeligere, når de bor dybere ind i Jorden, vil de støde på ekstreme temperaturer, muligvis mere end 1.000 grader Fahrenheit (538 grader Celsius) og fantastiske mængder tryk - så meget som 4 millioner pund pr. nærheden af ​​kappen. Med den knusningskraft, der klemmer udstyret, vil det være en udfordring at holde det kørende, endsige at skubbe materiale, der udgraves op til overfladen, så forskere kan få de prøver, de vil have [kilde: Yirka].

På den positive side har boringsteknologien i de seneste 50 år, takket være dybvandsboringen fra olieindustrien, udviklet sig betydeligt. Vi har forbedrede boremaskiner, værktøjer og instrumenter, der er meget mere i stand til at modstå varme og tryk. Og takket være GPS og andre fremskridt er det meget nemmere at holde et boreskib på nøjagtig samme sted i dybt vand. Forskere kender nu også mere om havskorpen og hvordan den dannes, og om forskellene mellem skorpe og mantel, ifølge Damon Teagle fra National Oceanography Center i Southampton, England, en af ​​lederne i projektet. "Vi har en meget bedre forståelse af, hvad vi forsøger at gøre", forklarede han i et interview i 2011 [kilde: Cooper].

Hvis forskerne ikke støder på uforudsete snafus - hvilket er stort, hvis det selvfølgelig er muligt - det kan tage dem mellem 18 måneder og to år at bore ned til kappen. De håber at starte i 2013 eller det følgende år og afslutte projektet inden udgangen af ​​tiåret [kilde: Cooper].

Hvad vil vi lære af at grave ned til kappen?

Forhåbentlig, meget. Som vi forklarede tidligere, er viden om Jordens mantel ret begrænset, fordi vi ikke kan gå der, og vi har aldrig haft en ren prøve af det. I stedet har forskere forsøgt at finde ud af det ved at studere seismiske bølger og undersøge den smeltede sten, der løber ud af vulkaner. De har også forsøgt at hente spor om mantelets sammensætning ved at studere meteoritter, som er smedet fra samme rumaffald som vores planet [kilde: Osman].

Men alle disse kilder efterlader mange spørgsmål ubesvaret. Hvis videnskabsfolk i sidste ende får noget af kappen til at studere, står de for at få nogle nye indblik i, hvordan Jorden blev dannet for milliarder af år siden, hvordan den udviklede sig til kerne, mantel og skorpe, og hvordan pladetektonikken begyndte. Hvis de kan lære mere om den præcise blanding af kemikalier og isotoper i mantlen, kan de få en bedre følelse af, hvordan mantlen overfører kemikalier til overfladen [kilde: Osman].

Endnu vigtigere kan de lære præcis, hvordan bevægelsen af ​​mantelets væskestråle påvirker jordskorpen, især hvordan de tektoniske plader skubber og trækker mod hinanden [kilde: Cooper] At vide mere om kappen og hvordan det interagerer med skorpen, kan en dag selv hjælpe os med at forudsige begivenheder som jordskælv og vulkanudbrud [kilde: Matsu'ura].

Men en af ​​de mest spændende muligheder er, at forskere faktisk kan finde livet dybt inde i Jorden. Vi taler ikke om de monstre, som Jules Verne forestillede sig i "Journey to Earth Center", men snarere små, primitive organismer kaldes extremofiler, som har udviklet sig til at modstå ekstreme tryk og høje temperaturer (såsom de mikroskopiske "orme fra helvede", der findes i bunden af ​​en sydafrikansk guldmine).Videnskabsfolk har allerede fundet sådanne organismer i det dybeste havbund. Hvis de kan eksistere endnu dybere i jorden, spekulerer forskerne, at sådanne organismer kan indeholde unikke enzymer eller andre egenskaber, som forskere kan bruge til at udvikle bioteknologi. Endnu vigtigere kan de hjælpe os med at forstå livets fysiologiske grænser [kilde: Osman].

Forfatterens note: Kan du grave et hul helt til Jordens kappe?

Som barn i 1960'erne elskede jeg at læse tegneserier, og en af ​​mine favoritter var Classics Illustrated version af Jules Verne's roman "Journey to Earth Center." Jeg var især fascineret med dækillustrationen, hvor tegnene flyder i den underjordiske havspassage, som Verne forestillede sig og er under angreb fra forhistoriske havmonster. Livets levetid bidrog til min skuffelse nogle få år senere, da jeg lærte i folkeskoleklassen, at Jorden var fyldt med smeltet sten, som syntes meget mindre interessant.


Video Supplement: What's the Deepest Hole We Can Possibly Dig?.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com