Il nostro pianeta è composto da tre parti principali (geosfere). Il nucleo si trova al centro, sopra di esso si estende un mantello denso e viscoso e la crosta piuttosto sottile è lo strato più alto del corpo solido della Terra. Il confine tra la crosta e il mantello è chiamato superficie mohorovichica. La profondità della sua presenza non è la stessa in diverse regioni: sotto la crosta continentale può raggiungere i 70 km, sotto l'oceano - solo circa 10. Qual è questo confine, cosa ne sappiamo e cosa non sappiamo, ma possiamo supporre?
Iniziamo con la cronologia del problema.
Apertura
L'inizio del 20° secolo è stato segnato dallo sviluppo della sismologia scientifica. Una serie di potenti terremoti dalle conseguenze devastanti hanno contribuito allo studio sistematico di questo formidabile fenomeno naturale. È iniziata la catalogazione e la mappatura delle sorgenti dei terremoti registrati strumentalmente e si è iniziato a studiare attivamente le caratteristiche delle onde sismiche. La velocità della loro propagazione dipende dalla densità e dall'elasticitàambiente, che permette di ottenere informazioni sulle proprietà delle rocce nelle viscere del pianeta.
Le aperture non si sono fatte attendere. Nel 1909, il geofisico jugoslavo (croato) Andrija Mohorovichic elaborò i dati su un terremoto in Croazia. Si è riscontrato che i sismogrammi di tali terremoti poco profondi, ottenuti in stazioni lontane dall'epicentro, portano due (o anche più) segnali da un terremoto: diretto e rifratto. Quest'ultimo testimoniava un brusco aumento di velocità (da 6,7-7,4 a 7,9-8,2 km/s per le onde longitudinali). Lo scienziato ha associato questo fenomeno alla presenza di un certo confine che separa gli strati del sottosuolo con diverse densità: il mantello situato più in profondità, contenente rocce dense, e la crosta - lo strato superiore, composto da rocce più leggere.
In onore dello scopritore, l'interfaccia tra la crosta e il mantello è stata intitolata a lui ed è stata conosciuta come il confine Mohorovichic (o semplicemente Moho) per più di cento anni.
Anche la densità delle rocce separate dal Moho cambia bruscamente - da 2,8-2,9 a 3,2-3,3 g/cm3. Non c'è dubbio che queste differenze siano indicative di diverse composizioni chimiche.
Tuttavia, i tentativi di raggiungere direttamente il fondo della crosta terrestre sono finora falliti.
Progetto Mohole - A partire dall' altra parte dell'oceano
Il primo tentativo di raggiungere il mantello fu fatto dagli Stati Uniti nel 1961-1966. Il progetto si chiamava Mohole, dalle parole Moho e hole "hole, hole". Avrebbe dovuto raggiungere l'obiettivo perforando il fondo dell'oceano,prodotto da una piattaforma galleggiante di prova.
Il progetto ha incontrato serie difficoltà, i fondi sono stati spesi in modo eccessivo e, dopo il completamento della prima fase dei lavori, Mohol è stato chiuso. Risultati dell'esperimento: sono stati perforati cinque pozzi, sono stati prelevati campioni di roccia dallo strato bas altico della crosta oceanica. Siamo stati in grado di perforare il fondo a 183 m.
Kola Superdeep: esplora il continente
Fino ad oggi, il suo record non è stato battuto. La ricerca più profonda e il pozzo verticale più profondo è stato posato nel 1970, i lavori su di esso sono stati eseguiti a intermittenza fino al 1991. Il progetto ha avuto molti compiti scientifici e tecnici, alcuni dei quali sono stati risolti con successo, sono stati estratti campioni unici di rocce della crosta continentale (la lunghezza totale delle carote era di oltre 4 km). Inoltre, durante la perforazione, sono stati ottenuti numerosi nuovi dati imprevisti.
Chiarire la natura di Moho e stabilire la composizione degli strati superiori del mantello erano tra i compiti del Kola Superdeep, ma il pozzo non raggiungeva il mantello. La perforazione si è interrotta a una profondità di 12.262 m e non è ripresa.
I progetti moderni sono ancora oltre l'oceano
Nonostante le ulteriori sfide della perforazione in acque profonde, i programmi attuali prevedono di raggiungere il confine di Moho attraverso il fondo dell'oceano, poiché qui la crosta terrestre è molto più sottile.
Attualmente, nessun paese può realizzare un progetto su larga scala come una perforazione ultra profonda per raggiungere da solo il tetto del mantello. Dal 2013 nell'ambito del Programma InternazionaleIODP (International Ocean Discovery Program: Exploring the Earth Under the Sea) sta implementando il progetto Mohole to Mantle. Tra i suoi obiettivi scientifici c'è l'ottenimento di campioni di materia del mantello perforando un pozzo ultra profondo nell'Oceano Pacifico. Lo strumento principale in questo progetto è la nave di perforazione giapponese "Tikyu" - "Earth", in grado di fornire una profondità di perforazione fino a 10 km.
Possiamo solo aspettare e, se tutto andrà bene, nel 2020 la scienza avrà finalmente un pezzo del mantello estratto dal mantello stesso.
Il telerilevamento chiarirà le proprietà del confine Mohorovicic
Poiché è ancora impossibile studiare direttamente il sottosuolo alle profondità corrispondenti alla presenza della sezione crosta-mantello, le idee su di loro si basano su dati ottenuti con metodi geofisici e geochimici. La geofisica fornisce ai ricercatori sondaggi sismici profondi, sondaggi magnetotellurici profondi e studi gravimetrici. I metodi geochimici consentono di studiare frammenti di rocce del mantello: xenoliti portati in superficie e rocce intruse nella crosta terrestre durante vari processi.
Quindi, è stato stabilito che il confine Mohorovichic separa due mezzi con densità e conducibilità elettrica diverse. È generalmente accettato che questa caratteristica rifletta la natura chimica di Moho.
Sopra l'interfaccia, ci sono rocce relativamente leggere della crosta inferiore, che hanno il principalecomposizione (gabbroidi), - questo strato è convenzionalmente chiamato "bas alto". Al di sotto del confine si trovano rocce del mantello superiore - peridotiti e dunite ultramafiche, e in alcune aree sotto i continenti - eclogiti - rocce mafiche profondamente metamorfosate, forse relitti dell'antico fondale oceanico, portate nel mantello. C'è un'ipotesi che in tali luoghi Moho sia il confine della transizione di fase di una sostanza della stessa composizione chimica.
Una caratteristica interessante di Moho è che la forma del confine è collegata al rilievo della superficie terrestre, rispecchiandolo: sotto le depressioni il confine è rialzato e sotto le catene montuose si piega più in profondità. Di conseguenza, qui si realizza l'equilibrio isostatico della crosta, come se fosse immersa nel mantello superiore (per chiarezza ricordiamo un iceberg che galleggia nell'acqua). Anche la gravità terrestre "vota" per questa conclusione: il confine di Mohorovichic è ora mappato a livello globale in profondità grazie ai risultati delle osservazioni gravitazionali del satellite europeo GOCE.
Ora è noto che il confine è mobile, può persino crollare durante i principali processi tettonici. Ad un certo livello di pressione e temperatura, si forma di nuovo, il che indica la stabilità di questo fenomeno dell'interno della terra.
Perché è necessario
L'interesse degli scienziati per Moho non è casuale. Oltre alla grande importanza per la scienza fondamentale, è molto importante chiarire questo problema per le aree di conoscenza applicate, come i processi naturali pericolosi di natura geologica. L'interazione della materia su entrambi i lati della sezione crosta-mantello, la complessa vita del mantello stesso, hanno un'influenza decisiva su tutto ciò che accade sulla superficie del nostro pianeta: terremoti, tsunami, varie manifestazioni di vulcanismo. E comprenderli meglio significa prevedere in modo più accurato.
