ჩვენი პლანეტა შედგება სამი ძირითადი ნაწილისაგან (გეოსფეროები). ბირთვი მდებარეობს ცენტრში, მის ზემოთ ვრცელდება მკვრივი და ბლანტი მანტია და საკმაოდ თხელი ქერქი დედამიწის მყარი სხეულის ზედა ფენაა. ქერქსა და მანტიას შორის საზღვარს მოჰოროვიჩის ზედაპირს უწოდებენ. მისი გაჩენის სიღრმე არ არის ერთნაირი სხვადასხვა რეგიონში: კონტინენტური ქერქის ქვეშ მას შეუძლია მიაღწიოს 70 კმ-ს, ოკეანის ქვეშ - მხოლოდ 10. რა არის ეს საზღვარი, რა ვიცით მის შესახებ და რა არ ვიცით, მაგრამ შეგვიძლია ვივარაუდოთ?
დავიწყოთ საკითხის ისტორიით.
გახსნა
მე-20 საუკუნის დასაწყისი აღინიშნა მეცნიერული სეისმოლოგიის განვითარებით. ძლიერი მიწისძვრების სერიამ, რომელსაც დამანგრეველი შედეგები მოჰყვა, ხელი შეუწყო ამ საშინელი ბუნებრივი ფენომენის სისტემატურ შესწავლას. დაიწყო ინსტრუმენტულად დაფიქსირებული მიწისძვრების წყაროების კატალოგიზაცია და რუკების შედგენა და სეისმური ტალღების მახასიათებლების აქტიური შესწავლა. მათი გავრცელების სიჩქარე დამოკიდებულია სიმკვრივესა და ელასტიურობაზეგარემო, რომელიც იძლევა ინფორმაციის მოპოვებას პლანეტის ნაწლავებში არსებული ქანების თვისებების შესახებ.
გახსნის დრო არ დააყოვნა. 1909 წელს იუგოსლაველმა (ხორვატმა) გეოფიზიკოსმა ანდრია მოჰოროვიჩიჩმა დაამუშავა მონაცემები ხორვატიაში მომხდარი მიწისძვრის შესახებ. აღმოჩნდა, რომ ასეთი ზედაპირული მიწისძვრების სეისმოგრამები, რომლებიც მიღებულია ეპიცენტრიდან მოშორებულ სადგურებზე, ატარებს ორ (ან კიდევ მეტ) სიგნალს ერთი მიწისძვრიდან - პირდაპირი და რეფრაქციული. ეს უკანასკნელი მოწმობდა სიჩქარის მკვეთრ მატებას (6,7-7,4-დან 7,9-8,2 კმ/წმ-მდე გრძივი ტალღებისთვის). მეცნიერი ამ ფენომენს უკავშირებს გარკვეული საზღვრის არსებობას, რომელიც ყოფს სხვადასხვა სიმკვრივის წიაღის ფენებს: მანტია, რომელიც მდებარეობს უფრო ღრმად, შეიცავს მკვრივ ქანებს, ხოლო ქერქი - ზედა ფენა, რომელიც შედგება მსუბუქი ქანებისგან.
აღმომჩენის პატივსაცემად, ქერქსა და მანტიას შორის ინტერფეისს მისი სახელი ეწოდა და ცნობილია, როგორც მოჰოროვიჩის (ან უბრალოდ მოჰოს) საზღვარი ას წელზე მეტი ხნის განმავლობაში.
მოჰოს მიერ გამოყოფილი ქანების სიმკვრივეც მკვეთრად იცვლება - 2,8-2,9-დან 3,2-3,3 გ/სმ3-მდე. ეჭვგარეშეა, რომ ეს განსხვავებები მიუთითებს სხვადასხვა ქიმიურ შემადგენლობაზე.
თუმცა, დედამიწის ქერქის ფსკერზე მოხვედრის მცდელობები ჯერჯერობით წარუმატებელი აღმოჩნდა.
Mohole Project - დასაწყისი ოკეანის გადაღმა
მანტიის მიღწევის პირველი მცდელობა განხორციელდა აშშ-ს მიერ 1961-1966 წლებში. პროექტს ეწოდა Mohole - სიტყვებიდან Moho და hole "hole, hole". მას უნდა მიეღწია მიზნის მისაღწევად ოკეანის ფსკერის გაბურღვით,დამზადებულია სატესტო მცურავი პლატფორმიდან.
პროექტი სერიოზულ სირთულეებს წააწყდა, თანხები გადაიხარჯა და სამუშაოების პირველი ეტაპის დასრულების შემდეგ მოჰოლი დაიხურა. ექსპერიმენტის შედეგები: გაბურღულია ხუთი ჭა, ოკეანის ქერქის ბაზალტის ფენიდან მიღებული ქანების ნიმუშები. ჩვენ შევძელით ფსკერზე ბურღვა 183 მ.
Kola Superdeep - საბურღი კონტინენტზე
დღემდე მისი რეკორდი არ დამრღვევია. ყველაზე ღრმა კვლევა და ყველაზე ღრმა ვერტიკალური ჭა გაშენდა 1970 წელს, მასზე მუშაობა წყვეტდა 1991 წლამდე. პროექტს ჰქონდა მრავალი სამეცნიერო და ტექნიკური ამოცანა, ზოგიერთი მათგანი წარმატებით გადაწყდა, მოიპოვეს კონტინენტური ქერქის ქანების უნიკალური ნიმუშები (ბირთვების საერთო სიგრძე 4 კმ-ზე მეტი იყო). გარდა ამისა, ბურღვის დროს მიღებული იქნა არაერთი ახალი მოულოდნელი მონაცემი.
მოჰოს ბუნების გარკვევა და მანტიის ზედა ფენების შემადგენლობის დადგენა Kola Superdeep-ის ამოცანებს შორის იყო, მაგრამ ჭამა მანტიამდე ვერ მიაღწია. ბურღვა შეჩერდა 12262 მ სიღრმეზე და არ განახლებულა.
თანამედროვე პროექტები ჯერ კიდევ ოკეანის გადაღმაა
მიუხედავად ღრმა ზღვის ბურღვის დამატებითი გამოწვევებისა, მიმდინარე პროგრამები გეგმავენ მოჰოს საზღვრამდე მიღწევას ოკეანის ფსკერის გავლით, რადგან აქ დედამიწის ქერქი გაცილებით თხელია.
ამჟამად არცერთ ქვეყანას არ შეუძლია განახორციელოს ისეთ მასშტაბურ პროექტს, როგორიც არის ულტრა ღრმა ბურღვა, რათა მანტიის სახურავზე დამოუკიდებლად მიაღწიოს. 2013 წლიდან საერთაშორისო პროგრამის ფარგლებშიIODP (Ocean Discovery International Program: Exploring the Earth Under the Sea) ახორციელებს პროექტს Mohole to Mantle. მის სამეცნიერო მიზნებს შორისაა მანტიის ნივთიერების ნიმუშების მოპოვება წყნარ ოკეანეში ულტრა ღრმა ჭაბურღილის გაბურღვით. ამ პროექტის მთავარი ინსტრუმენტია იაპონური საბურღი ხომალდი "Tikyu" - "დედამიწა", რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს ბურღვის სიღრმე 10 კმ-მდე.
ჩვენ შეგვიძლია მხოლოდ დაველოდოთ და თუ ყველაფერი კარგად წავა, 2020 წელს მეცნიერებას საბოლოოდ ექნება მოსასხამის ნაჭერი მოპოვებული თავად მანტიიდან.
დისტანციური ზონდირება გაამარტივებს მოჰოროვიჩის საზღვრის თვისებებს
რადგან ჯერ კიდევ შეუძლებელია წიაღის უშუალო შესწავლა ქერქი-მანტიის მონაკვეთის გაჩენის შესაბამის სიღრმეებში, მათ შესახებ იდეები გეოფიზიკური და გეოქიმიური მეთოდებით მიღებულ მონაცემებს ეფუძნება. გეოფიზიკა მკვლევარებს აძლევს ღრმა სეისმურ ჟღერადობას, ღრმა მაგნიტოტელურულ ჟღერადობას, გრავიმეტრულ კვლევებს. გეოქიმიური მეთოდები შესაძლებელს ხდის მანტიის ქანების ფრაგმენტების შესწავლას - ზედაპირზე გამოტანილი ქსენოლითები და დედამიწის ქერქში სხვადასხვა პროცესის დროს შეჭრილი ქანები.
მაშ ასე, დადგინდა, რომ მოჰოროვიჩის საზღვარი ჰყოფს ორ მედიას განსხვავებული სიმკვრივით და ელექტრული გამტარობით. ზოგადად მიღებულია, რომ ეს თვისება ასახავს მოჰოს ქიმიურ ბუნებას.
ინტერფეისის ზემოთ არის ქვედა ქერქის შედარებით მსუბუქი ქანები, რომლებსაც აქვთ ძირითადიშემადგენლობა (გაბროიდები), - ამ ფენას პირობითად "ბაზალტს" უწოდებენ. საზღვრის ქვემოთ არის ზედა მანტიის ქანები - ულტრამაფიული პერიდოტიტები და დუნიტები, ხოლო კონტინენტების ქვეშ მყოფ ზოგიერთ რაიონში - ეკლოგიტები - ღრმად მეტამორფირებული მაფიური ქანები, შესაძლოა უძველესი ოკეანის ფსკერის რელიქვიები, შემოტანილი მანტიაში. არსებობს ჰიპოთეზა, რომ ასეთ ადგილებში მოჰო არის იგივე ქიმიური შემადგენლობის ნივთიერების ფაზური გადასვლის საზღვარი.
მოჰოს საინტერესო თვისება ის არის, რომ საზღვრის ფორმა დაკავშირებულია დედამიწის ზედაპირის რელიეფთან, მის სარკესთან: დეპრესიების ქვეშ საზღვარი აწეულია, ხოლო მთების ქვეშ უფრო ღრმად იხრება. შესაბამისად, აქ რეალიზებულია ქერქის იზოსტატიკური წონასწორობა, თითქოს ჩაეფლო ზედა მანტიაში (სიცხადისთვის, გავიხსენოთ წყალში მცურავი აისბერგი). დედამიწის გრავიტაციაც "ხმას აძლევს" ამ დასკვნას: მოჰოროვიჩის საზღვარი ახლა გლობალურად არის შედგენილი სიღრმისეულად, ევროპული GOCE-ს გრავიტაციული დაკვირვების შედეგების წყალობით.
ახლა ცნობილია, რომ საზღვარი მოძრავია, მას შეუძლია კოლაფსირებაც კი მოხდეს ძირითადი ტექტონიკური პროცესების დროს. წნევისა და ტემპერატურის გარკვეულ დონეზე ის კვლავ წარმოიქმნება, რაც მიუთითებს დედამიწის შიდა ფენის ამ ფენომენის სტაბილურობაზე.
რატომ არის საჭირო
მეცნიერთა ინტერესი მოჰოს მიმართ შემთხვევითი არ არის. ფუნდამენტური მეცნიერებისთვის დიდი მნიშვნელობის გარდა, ძალზე მნიშვნელოვანია ამ საკითხის გარკვევა ცოდნის გამოყენებითი სფეროებისთვის, როგორიცაა გეოლოგიური ხასიათის სახიფათო ბუნებრივი პროცესები.ქერქი-მანტიის მონაკვეთის ორივე მხარეს მატერიის ურთიერთქმედება, თავად მანტიის რთული ცხოვრება, გადამწყვეტ გავლენას ახდენს ყველაფერზე, რაც ხდება ჩვენი პლანეტის ზედაპირზე - მიწისძვრები, ცუნამიები, ვულკანიზმის სხვადასხვა გამოვლინებები. და მათი უკეთ გაგება ნიშნავს უფრო ზუსტად წინასწარმეტყველებას.
