Kan du grave et hul helt til Jordens kappe?

Hvis din familie tog dig med på en ferie til kysten, da du var et lille barn, du husker sikkert den spændende følelse af at grave i det våde sand med en plastikskovl. Efterhånden som hullet blev større og dybere, du undrede dig naturligvis over, hvad der ville ske, hvis du bare blev ved med at grave og grave. Hvor dybt kunne du komme? Ville du virkelig til sidst dukke op af jorden et sted i Kina, som din storesøster eller bror forsøgte at få dig til at tro? Desværre, du fik aldrig fundet ud af det fordi lige som du begyndte at gøre nogle reelle fremskridt, det var tid til at pakke strandparaplyen sammen, og tag en iskegle og tag en tur på 10 cent på den mekaniske pony på strandpromenaden. Men stadig, et sted i baghovedet, du har hele tiden undret dig over, hvad der ville ske, hvis nogen gravede en virkelig, virkelig dybt hul.

Godt, du behøver måske ikke undre dig mere, hvis et internationalt team af forskere, der kalder sig 2012 MoHole To the Mantle -projektet, lykkes i deres søgen. De regner med international støtte til en indsats på 1 milliard dollar, hvor et japansk dybhavsboreskib, chikyen, ville grave i bunden af ​​Stillehavet for at grave dybere, end nogen nogensinde har gået før. Planen er at gå lige igennem jordskorpen, planetens stenrige øverste lag, som er 30 til 60 kilometer tyk på land, men kun 5 kilometer tyk på de tyndeste steder på havbunden [kilde:Osman]. Hvis Chikyu's borerig bryder igennem en overgangsgrænse kaldet Moho, det ville nå Jordens kappe, den mystiske 1, 740 kilometer (2, 900 kilometer) tykt lag mellem skorpen og planetens varme, smeltet kerne [kilder:USGS, ScienceDaily].

I modsætning til din barndomsfantasi, forskerne har ingen ambitioner om at kede en tunnel hele vejen igennem planeten. Det er nok ikke engang muligt, da den enorme varme og tryk inde i Jorden ville gøre det umuligt at kravle ned ad en sådan passage, selvom det på en eller anden måde ikke faldt sammen. Men lige nået til kappen, et lag, som vi ved relativt lidt om, og at hente en prøve ville være en videnskabelig præstation af en sådan størrelse, at nogle har kaldt det geologis version af månelandingen. I denne artikel, vi forklarer vanskeligheden ved at grave et så dybt hul, og hvad vi kan få ud af det.

1. Hvad er Jordens kappe?
2. Hvor svært er det at grave så dybt?
3. Hvad lærer vi af at grave ned til kappen?

Hvad er Jordens kappe?

Det er fantastisk at tænke på, at vi muligvis bruger 1 milliard dollar på at bore gennem Moho, når du tænker på det for et århundrede siden, vi vidste ikke engang, at grænsen eksisterede. I 1909, Andrija Mohorovičić, en kroatisk forsker, opdagede, at omkring 50 kilometer inde i Jorden, bølgerne udløst af jordskælv rejste hurtigere, end de gør tættere på overfladen. Mens forskere i det mindste allerede havde en vag forestilling om, at Jorden havde lag, Mohorovičićs arbejde antydede, at der var en klar grænse mellem skorpen og et lag under den, der havde forskellig sammensætning og fysiske egenskaber. Til hans ære, vi kalder nu den grænse Moho [kilde:Osman].

Siden da, forskere har formået at lære lidt mere om kappen, laget, der ligger under Moho, som udgør 83 procent af Jordens volumen og 67 procent af dens masse Encyclopaedia Britannica. Den nemmeste måde at forstå dette på er at tænke på Jorden som en chokolade -éclair. Det tykke yderste lag af glaseret chokolade og bagt dej er fast, men elastisk. Det er skorpen. Under det, selvom, der er meget tyktflydende, fjollede ting. Selvfølgelig, det er en begrænset analogi, fordi Jorden ikke er cremefyldt. I stedet, kappen er lavet af smeltet, kaldet flydende sten magma . Noget af den magma skubbes ud af vulkaner, så vi ved, at i den øverste del af kappen - det vil sige, de øverste 620 miles eller deromkring (1, 000 kilometer) - det ser mest ud til at bestå af oxider af silicium, magnesium og jern, med mindre mængder aluminiumoxid, calciumoxid og alkalier kastet i blandingen [kilde:Encyclopedia Britannica].

Det sagt, vores viden om kappen er temmelig begrænset. Forskere kan ikke gå ned og se på det, og de har aldrig fået taget en ren prøve direkte fra dybet for at analysere. Det håber 2012 MoHole to the Mantle -projektet at opnå.

Hvor svært er det at grave så dybt?

Det bliver ret hårdt. Vi ved det, fordi forskere faktisk forsøgte at gøre det en gang før. I begyndelsen af ​​1960'erne, de borede fem huller i havbunden nær Guadalupe Island i det østlige Stillehav i en dybde på 11, 700 fod (3, 566 meter). Det dybeste hul trængte kun 183 meter ned i skorpen, lige forbi sedimentet på overfladen til et underlag af hård sten. Desværre, de kom ikke meget længere. Nogle medlemmer af den amerikanske kongres mente at grave til kappen ikke var prisen værd, og i 1966, de aflyste projektet [kilde:National Academies].

Næsten et halvt århundrede senere, forskere håber, at USA, Japan og andre lande vil samle deres ressourcer for at dække omkostningerne. Men de fysiske udfordringer ved at bore til kappen forbliver temmelig skræmmende. Selvom forskere finder den tyndest mulige del af skorpen på havbunden, det betyder stadig, at man skal bore gennem mindst flere miles af fast sten. For at gøre tingene sværere, når de borer dybere ned i Jorden, de vil møde ekstreme temperaturer, muligvis over 1, 000 grader Fahrenheit (538 grader Celsius), og fantastiske mængder tryk - hele 4 millioner pund pr. kvadratfod i nærheden af ​​kappen. Med den knusekraft, der klemmer udstyret, det bliver en udfordring at holde det kørende, endsige at skubbe materiale, der graves tilbage op til overfladen, så forskere kan få de prøver, de ønsker [kilde:Yirka].

På plussiden, selvom, i de sidste 50 år, takket være olieboring på dybt vand, boreteknologi er avanceret betydeligt. Vi har forbedrede bor, værktøjer og instrumenter, der er meget mere i stand til at modstå varme og tryk. Og takket være GPS og andre fremskridt, det er meget lettere at holde et boreskib på nøjagtig samme sted på dybt vand. Forskere ved også nu mere om havskorpen og hvordan den dannes, og om forskellene mellem skorpe og kappe, ifølge Damon Teagle fra National Oceanography Center i Southampton, England, en af ​​lederne i projektet. "Vi har en meget bedre forståelse af, hvad vi prøver at gøre, "forklarede han i et interview fra 2011 [kilde:Cooper].

Hvis forskerne ikke støder på uforudsete snafus - hvilket er en stor hvis, selvfølgelig - 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 ​​årtiet [kilde:Cooper].

Hvad lærer vi af at grave ned til kappen?

Forhåbentlig, en masse. Som vi forklarede tidligere, viden om Jordens kappe er temmelig begrænset, fordi vi ikke kan gå dertil, og vi har aldrig haft en ren prøve af det. I stedet, forskere har forsøgt at finde ud af det ved at studere seismiske bølger og undersøge den smeltede sten, der strømmer ud af vulkaner. De har også forsøgt at skaffe spor om kappeens sammensætning ved at studere meteoritter, som er smedet fra det samme rumrester som vores planet [kilde:Osman].

Men alle disse kilder efterlader mange spørgsmål ubesvarede. Hvis forskere til sidst får noget af kappen til at studere, de får en ny indsigt i, hvordan Jorden blev dannet for milliarder af år siden, hvordan det udviklede sig til kernen, kappe og skorpe, og hvordan pladetektonik begyndte. Hvis de kan lære mere om den præcise blanding af kemikalier og isotoper i kappen, de kan få en bedre fornemmelse af, hvordan kappen overfører kemikalier til overfladen [kilde:Osman].

Vigtigere, de kan lære præcis, hvordan bevægelse af kappeens flydende sten påvirker jordskorpen, især hvordan de tektoniske plader skubber og trækker mod hinanden [kilde:Cooper] At vide mere om kappen og hvordan den interagerer med skorpen kan en dag endda hjælpe os med at forudsige hændelser som jordskælv og vulkanudbrud [kilde:Matsu'ura] .

Men en af ​​de mest pirrende muligheder er, at forskere faktisk kan finde liv dybt inde i Jorden. Vi taler ikke om de monstre, Jules Verne forestillede sig i "Rejsen til Jordens centrum, "men ret lille, primitive organismer kaldet ekstremofiler , som har udviklet sig til at modstå ekstremt pres 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 er i stand til at eksistere endnu dybere i Jorden, forskere spekulerer i, at sådanne organismer kan indeholde unikke enzymer eller andre karakteristika, som forskere kan anvende til udvikling af bioteknologi. Endnu vigtigere, de kan hjælpe os med at forstå livets fysiologiske grænser [kilde:Osman].

Masser mere information

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

Som barn i 1960’erne Jeg elskede at læse tegneserier, og en af ​​mine favoritter var Classics Illustrated -versionen af ​​Jules Vernes roman "Journey to the Center of the Earth." Jeg var især fascineret af omslagsillustrationen, hvor karaktererne flyder i den underjordiske havgang, som Verne forestillede sig og er under angreb af forhistoriske havmonstre. Levendeheden af ​​dette billede bidrog til min skuffelse et par år senere, da jeg i folkeskolens videnskabsklasse lærte, at Jorden var fyldt med smeltet sten, hvilket virkede betydeligt mindre interessant.

relaterede artikler

• Sådan fungerer vulkaner
• Hvad ville der ske, hvis jeg borede en tunnel gennem midten af ​​jorden og hoppede ind i den?
• 10 utrolige huller
• Vil vi nogensinde løbe tør for magma?
• 10 mindeværdige Meteor Crashes

Kilder

• Amerikansk naturhistorisk museum. "Eksperimentel med ultrahøjt tryk, der studerer den dybe jord." Amnh.org. Udateret. (4. november kl. 2012) http://www.amnh.org/explore/resource-collections/earth-inside-and-out/ultra-high-pressure-experimentalist
• Encyclopaedia Britannica. "Kemisk element - Jordens kappe." Britannica.com. Udateret. (5. november, 2012) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/108636/chemical-element/81230/The-Earths-core#toc81231
• Cooper, Charles. "Rejsen planlagt til Jordens centrum." Cbsnews.com. 28. marts 2011. (2. november, 2012) http://www.cbsnews.com/8301-501465_162-20047788-501465.html
• Flatow, Ira. "Bor til jordens kappe." Npr.org. 25. marts 2011. (2. november, 2012) http://www.npr.org/2011/03/25/134855888/Drilling-To-The-Mantle-Of-The-Earth
• Jackson, Ian. "Jordens kappe:sammensætning, Struktur og evolution. "Cambridge University Press. 1998. (5. nov. 2012) http://books.google.com/books?id=RlixwcPYF2AC&printsec=frontcover&dq=%22earth's+mantle%22&hl=da&sa=X&ei=V9WXUKKeB8m10AHdvYDwCA&ved=0CC8Q6AEwAA
• Kaufman, Marc. "Space Odyssey:Forskere går til yderlighederne for at definere hemmelighederne ved udenjordisk liv." Washington Post. 27. februar kl. 2011. (7. november, 2012) http://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2011/02/18/AR2011021805058.html?nav=emailpage
• Matsu'ura, Mitsuhiro. "Reproducere Core-Mantle Dynamics og forudsige skorpeaktiviteter gennem avanceret computing." Journal of the Earth Simulator. April 2004. (5. nov. 2012) http://www.jamstec.go.jp/esc/publication/journal/jes_vol.1/pdf/JES1-4.2-matsuura.pdf
• National Academy of Sciences. "Projekt Mohole:1958-1966." Nas.edu. 2005. (5. november, 2012) http://www.nas.edu/history/mohole/
• Osman, Jheni. "Mission til kappen:Boring gennem jordskorpen." Ny forsker. 3. juli kl. 2012. (3. nov. 2012) http://www.newscientist.com/article/mg21428710.200-mission-to-the-mantle-drilling-through-earths-crust.html?full=true
• ScienceDaily. "Kortlægning af Moho med GOCE." Sciencedaily.com. 9. marts 2012. (4. nov. 2012) http://www.sciencedaily.com/releases/2012/03/120309103810.htm
• ScienceDaily. "Ny forståelse af Jordens kappe under Stillehavet." Sciencedaily.com. 22. marts 2012. (4. nov. 2012) http://www.sciencedaily.com/releases/2012/03/120322142159.htm
• Teagle, Damon og Ildefonse, Benoit. "Rejsen til Jordens kappe." Natur. 24. marts 2011. (2. november, 2012) http://www.nature.com/nature/journal/v471/n7339/full/471437a.html
• U.S. Geological Survey (USGS). "Kappe (jord)." Usgs.gov. Udateret. (4. november kl. 2012) http://www.usgs.gov/science/science.php?term=690
• Yirka, Bob. "Forskere planlægger at bore helt ned til Jordens kappe." Phys.org. 25. marts 2011. (2. november, 2012) http://phys.org/news/2011-03-scientists-drill-earth-mantle.