Meie planeet koosneb kolmest põhiosast (geosfääridest). Tuum asub keskel, selle kohal ulatub tihe ja viskoosne vahevöö ning üsna õhuke maakoor on Maa tahke keha kõige ülemine kiht. Maakoore ja vahevöö vahelist piiri nimetatakse Mohorovichi pinnaks. Selle esinemise sügavus ei ole erinevates piirkondades sama: mandri maakoore all võib see ulatuda 70 km-ni, ookeani all - ainult umbes 10. Mis see piir on, mida me sellest teame ja mida me ei tea, kuid võime eeldada?
Alustame probleemi ajalooga.
Avamine
20. sajandi algust iseloomustas teadusliku seismoloogia areng. Mitmed võimsad maavärinad, millel olid laastavad tagajärjed, aitasid kaasa selle tohutu loodusnähtuse süstemaatilisele uurimisele. Algas instrumentaalselt salvestatud maavärinate allikate kataloogimine ja kaardistamine ning aktiivselt hakati uurima seismiliste lainete tunnuseid. Nende levimise kiirus sõltub tihedusest ja elastsusestkeskkond, mis võimaldab saada teavet planeedi soolestikus leiduvate kivimite omaduste kohta.
Avamised ei lasknud kaua oodata. 1909. aastal töötles Jugoslaavia (Horvaatia) geofüüsik Andrija Mohorovichic andmeid Horvaatias toimunud maavärina kohta. Leiti, et selliste madalate maavärinate seismogrammid, mis on saadud epitsentrist kaugemal asuvates jaamades, kannavad ühest maavärinast kahte (või isegi enamat) signaali - otsest ja murdunud. Viimased andsid tunnistust järsust (6,7-7,4-lt 7,9-8,2 km/s pikilainetel) kiiruse suurenemisest. Teadlane seostas seda nähtust teatud piiri olemasoluga, mis eraldab erineva tihedusega aluspinnase kihte: sügavamal asuv vahevöö, mis sisaldab tihedaid kivimeid, ja maakoor - ülemine kiht, mis koosneb heledamatest kivimitest.
Avastaja auks nimetati maakoore ja vahevöö vaheline liides tema järgi ning seda on rohkem kui sada aastat tuntud Mohorovichi (või lihts alt Moho) piirina.
Moho poolt eraldatud kivimite tihedus muutub samuti järsult - 2,8-2,9-lt 3,2-3,3 g/cm3. Pole kahtlust, et need erinevused viitavad erinevale keemilisele koostisele.
Püüded pääseda otse maapõue põhja on aga seni ebaõnnestunud.
Mohole projekt – algab üle ookeani
Esimese katse mantlile jõuda tegi USA aastatel 1961–1966. Projekt sai nimeks Mohole – sõnadest Moho ja hole "auk, auk". See pidi eesmärgi saavutama ookeanipõhja puurimisega,toodetud ujuvkatseplatvormilt.
Projekt sattus tõsistesse raskustesse, raha kulutati üle ja pärast töö esimese etapi lõppu suleti Mohol. Katse tulemused: puuriti viis kaevu, kivimiproovid saadi ookeanilise maakoore basaldikihist. Saime puurida põhja 183 m kõrgusel.
Kola Superdeep – puurige läbi kontinendi
Tänini pole tema rekordit purustatud. Sügavaim uurimis- ja sügavaim püstkaev rajati 1970. aastal, töid selle kallal tehti katkendlikult kuni 1991. aastani. Projektis oli palju teaduslikke ja tehnilisi ülesandeid, osa neist lahendati eduk alt, kaevandati ainulaadseid mandri maakoore kivimite proove (südamike kogupikkus oli üle 4 km). Lisaks saadi puurimise käigus mitmeid uusi ootamatuid andmeid.
Moho olemuse selgitamine ja vahevöö ülemiste kihtide koostise kindlakstegemine kuulus Koola supersügavuse ülesannete hulka, kuid kaev ei ulatunud vahevööni. Puurimine peatus 12 262 m sügavusel ja seda pole jätkunud.
Kaasaegsed projektid on endiselt ookeani taga
Hoolimata süvamere puurimisega kaasnevatest täiendavatest väljakutsetest on praeguste programmide kavas jõuda Moho piirini läbi ookeanipõhja, kuna maakoor on siin palju õhem.
Praegu ei suuda ükski riik iseseisv alt läbi viia nii mastaapset projekti nagu ülisügav puurimine, et mantli katusele jõuda. Alates 2013. aastast rahvusvahelise programmi raamesIODP (International Ocean Discovery Program: Exploring the Earth Under the Sea) viib ellu projekti Mohole to Mantle. Tema teaduslike eesmärkide hulgas on vahevöö aine proovide saamine Vaikses ookeanis ülisügava kaevu puurimise teel. Selle projekti peamiseks tööriistaks on Jaapani puurimislaev "Tikyu" - "Maa", mis on võimeline tagama puurimissügavuse kuni 10 km.
Jääme vaid oodata ja kui kõik läheb hästi, saab 2020. aastal lõpuks teaduse mantlitüki mantlist endast kaevandada.
Kaugseire teeb selgeks Mohorovici piiri omadused
Kuna maapõue-vahevöö lõigu tekkele vastaval sügavusel on aluspinnase otsene uurimine endiselt võimatu, põhinevad ideed nende kohta geofüüsikaliste ja geokeemiliste meetoditega saadud andmetel. Geofüüsika pakub teadlastele sügavat seismilist sondeerimist, sügavat magnetotellurilist sondeerimist ja gravimeetrilisi uuringuid. Geokeemilised meetodid võimaldavad uurida vahevöökivimite fragmente – pinnale toodud ksenoliite ja erinevate protsesside käigus maakoore tunginud kivimeid.
Seega on kindlaks tehtud, et Mohorovichi piir eraldab kaks erineva tiheduse ja elektrijuhtivusega keskkonda. On üldtunnustatud, et see omadus peegeldab Moho keemilist olemust.
Liidese kohal on alumise maakoore suhteliselt kerged kivimid, millel on põhikompositsioon (gabroidid), - seda kihti nimetatakse tinglikult "basaldiks". Piiri all on ülemise vahevöö kivimid - ultramafilised peridotiidid ja duniitid ning mõnel pool mandrite all - eklogiidid - vahevöö sisse toodud sügav alt moondunud mafilised kivimid, võib-olla iidse ookeanipõhja säilmed. On olemas hüpotees, et sellistes kohtades on Moho sama keemilise koostisega aine faasisiirde piir.
Moho huvitav omadus on see, et piiri kuju on seotud maapinna reljeefiga, peegeldades seda: süvendite all on piir kõrgendatud, mäeahelike all aga paindub see sügavamale. Järelikult realiseerub siin maakoore isostaatiline tasakaal, otsekui ülemisse vahevöösse uputatud (selguse mõttes meenutagem vees hõljuvat jäämäge). Selle järelduse poolt "hääletab" ka Maa gravitatsioon: tänu Euroopa GOCE satelliidi gravitatsioonivaatluste tulemustele on Mohorovichi piir nüüd globaalselt sügavuti kaardistatud.
Nüüd on teada, et piir on liikuv, võib suurte tektooniliste protsesside käigus isegi kokku kukkuda. Teatud rõhu ja temperatuuri tasemel moodustub see uuesti, mis näitab selle Maa sisemuse nähtuse stabiilsust.
Miks seda vaja on
Teadlaste huvi Moho vastu pole juhuslik. Lisaks suurele tähtsusele fundamenta alteaduse jaoks on väga oluline seda küsimust selgitada ka rakenduslike teadmiste valdkondade jaoks, nagu geoloogilise iseloomuga ohtlikud looduslikud protsessid. Aine interaktsioon maakoore ja vahevöö osa mõlemal küljel, vahevöö enda keeruline elu mõjutab otsustav alt kõike, mis meie planeedi pinnal toimub - maavärinad, tsunamid, vulkanismi erinevad ilmingud. Ja nende parem mõistmine tähendab täpsemat ennustamist.
