Vores planet består af tre hoveddele (geosfærer). Kernen er placeret i midten, en tæt og tyktflydende kappe strækker sig over den, og den ret tynde skorpe er det øverste lag af Jordens faste legeme. Grænsen mellem skorpen og kappen kaldes Mohorovichic-overfladen. Dybden af dens forekomst er ikke den samme i forskellige regioner: under den kontinentale skorpe kan den nå 70 km, under havet - kun omkring 10. Hvad er denne grænse, hvad ved vi om det, og hvad ved vi ikke, men kan vi antage?
Lad os starte med historien om problemet.
Åbning
Begyndelsen af det 20. århundrede var præget af udviklingen af videnskabelig seismologi. En række kraftige jordskælv, der havde ødelæggende konsekvenser, bidrog til den systematiske undersøgelse af dette formidable naturfænomen. Katalogiseringen og kortlægningen af kilderne til instrumentelt registrerede jordskælv begyndte, og træk ved seismiske bølger begyndte at blive aktivt studeret. Hastigheden af deres udbredelse afhænger af tætheden og elasticitetenmiljø, som gør det muligt at få information om egenskaberne af sten i planetens tarme.
Åbningerne lod ikke vente på sig. I 1909 behandlede den jugoslaviske (kroatiske) geofysiker Andrija Mohorovichic data om et jordskælv i Kroatien. Det blev fundet, at seismogrammerne af sådanne lavvandede jordskælv, opnået ved stationer fjernt fra epicentret, bærer to (eller endda flere) signaler fra et jordskælv - direkte og brudt. Sidstnævnte vidnede om en brat (fra 6,7-7,4 til 7,9-8,2 km/s for langsgående bølger) hastighedsforøgelse. Videnskabsmanden associerede dette fænomen med tilstedeværelsen af en vis grænse, der adskiller lagene i undergrunden med forskellige tætheder: kappen placeret dybere, indeholdende tætte klipper, og skorpen - det øverste lag, sammensat af lettere klipper.
Til ære for opdageren blev grænsefladen mellem skorpen og kappen opkaldt efter ham og har været kendt som Mohorovichic (eller blot Moho) grænsen i mere end hundrede år.
Tætheden af klipperne adskilt af Moho ændres også brat - fra 2,8-2,9 til 3,2-3,3 g/cm3. Der er næppe tvivl om, at disse forskelle er tegn på forskellige kemiske sammensætninger.
Forsøg på at komme direkte til bunden af jordskorpen er dog hidtil mislykkedes.
Mohole Project - Starting Across the Ocean
Det første forsøg på at nå kappen blev lavet af USA i 1961-1966. Projektet fik navnet Mohole - fra ordene Moho og hole "hole, hole." Det var meningen at det skulle nå målet ved at bore havbunden,produceret fra en flydende testplatform.
Projektet løb ind i alvorlige vanskeligheder, midlerne blev brugt for meget, og efter afslutningen af den første fase af arbejdet blev Mohol lukket. Resultater af eksperimentet: Fem brønde blev boret, stenprøver blev opnået fra bas altlaget af havskorpen. Vi var i stand til at bore i bunden ved 183 m.
Kola Superdeep – bor gennem kontinentet
Den dag i dag er hendes rekord ikke blevet slået. Den dybeste forskning og dybeste lodrette brønd blev lagt i 1970, arbejdet med den blev udført med mellemrum indtil 1991. Projektet havde mange videnskabelige og tekniske opgaver, nogle af dem blev løst med succes, unikke prøver af klipper af den kontinentale skorpe blev udvundet (den samlede længde af kernerne var over 4 km). Derudover blev der under boringen indhentet en række nye uventede data.
Afklaring af Mohos natur og etablering af sammensætningen af de øverste lag af kappen var blandt opgaverne for Kola Superdeep, men brønden nåede ikke kappen. Boringen stoppede i en dybde på 12.262 m og er ikke genoptaget.
Moderne projekter er stadig på tværs af havet
På trods af de yderligere udfordringer ved dybhavsboring planlægger de nuværende programmer at nå Moho-grænsen gennem havbunden, da jordskorpen her er meget tyndere.
I øjeblikket kan intet land udføre et så storstilet projekt som ultradyb boring for at nå kappens tag på egen hånd. Siden 2013 inden for rammerne af det internationale programIODP (International Ocean Discovery Program: Exploring the Earth Under the Sea) implementerer Mohole to Mantle-projektet. Blandt hans videnskabelige mål er at få prøver af kappestof ved at bore en ultradyb brønd i Stillehavet. Hovedværktøjet i dette projekt er det japanske boreskib "Tikyu" - "Earth", der er i stand til at levere en boredybde på op til 10 km.
Vi kan kun vente, og hvis alt går vel, vil videnskaben i 2020 endelig få udvundet en del af kappen fra selve kappen.
Fjernmåling vil tydeliggøre egenskaberne ved den mohoroviciske grænse
Da det stadig er umuligt direkte at studere undergrunden i dybder svarende til forekomsten af skorpekappe-sektionen, er ideer om dem baseret på data opnået ved geofysiske og geokemiske metoder. Geofysik giver forskere dyb seismisk sondering, dyb magnetotellurisk sondering, gravimetriske undersøgelser. Geokemiske metoder gør det muligt at studere fragmenter af kappeklipper - xenolitter bragt til overfladen, og sten trængte ind i jordskorpen under forskellige processer.
Så det er blevet fastslået, at Mohorovichic-grænsen adskiller to medier med forskellig tæthed og elektrisk ledningsevne. Det er almindeligt accepteret, at denne funktion afspejler Mohos kemiske natur.
Over grænsefladen er der relativt lette sten i den nedre skorpe, som har den vigtigstesammensætning (gabbroider), - dette lag kaldes konventionelt "bas alt". Under grænsen er klipper af den øvre kappe - ultramafiske peridotitter og duniter, og i nogle områder under kontinenterne - eklogitter - dybt omdannet mafiske klipper, muligvis relikvier fra den gamle havbund, bragt ind i kappen. Der er en hypotese om, at Moho på sådanne steder er grænsen for faseovergangen af et stof med samme kemiske sammensætning.
Et interessant træk ved Moho er, at formen på grænsen er forbundet med relieffet af jordens overflade, hvilket spejler den: under lavningerne hæves grænsen, og under bjergkæderne bøjer den sig dybere. Følgelig realiseres den isostatiske ligevægt i skorpen her, som om den var nedsænket i den øvre kappe (lad os for klarhedens skyld huske et isbjerg, der flyder i vand). Jordens tyngdekraft "stemmer" også for denne konklusion: Mohorovichic-grænsen er nu glob alt kortlagt i dybden takket være resultaterne af tyngdekraftsobservationer fra den europæiske GOCE-satellit.
Det er nu kendt, at grænsen er mobil, den kan endda kollapse under store tektoniske processer. Ved et vist niveau af tryk og temperatur dannes det igen, hvilket indikerer stabiliteten af dette fænomen af jordens indre.
Hvorfor er det nødvendigt
Forskeres interesse for Moho er ikke tilfældig. Ud over den store betydning for grundvidenskaben er det meget vigtigt at afklare denne problemstilling for anvendte vidensområder, såsom farlige naturlige processer af geologisk karakter. Samspillet mellem stof på begge sider af skorpe-mantelsektionen, selve kappens komplekse liv, har en afgørende indflydelse på alt, hvad der sker på vores planets overflade - jordskælv, tsunamier, forskellige manifestationer af vulkanisme. Og at forstå dem bedre betyder at forudsige mere præcist.
