Mūsu planēta sastāv no trim galvenajām daļām (ģeosfērām). Kodols atrodas centrā, virs tā stiepjas blīva un viskoza mantija, un diezgan plānā garoza ir Zemes cietā ķermeņa augšējais slānis. Robežu starp garozu un apvalku sauc par Mohoroviča virsmu. Tās sastopamības dziļums dažādos reģionos nav vienāds: zem kontinentālās garozas tas var sasniegt 70 km, zem okeāna - tikai aptuveni 10. Kas ir šī robeža, ko mēs par to zinām un ko nezinām, bet mēs varam pieņemt?
Sāksim ar problēmas vēsturi.
Atklāšana
20. gadsimta sākums iezīmējās ar zinātniskās seismoloģijas attīstību. Vairākas spēcīgas zemestrīces, kurām bija postošas sekas, veicināja šīs milzīgās dabas parādības sistemātisku izpēti. Sākās instrumentāli reģistrēto zemestrīču avotu kataloģizēšana un kartēšana, sāka aktīvi pētīt seismisko viļņu pazīmes. To izplatīšanās ātrums ir atkarīgs no blīvuma un elastībasvide, kas ļauj iegūt informāciju par iežu īpašībām planētas zarnās.
Atklāšana nebija ilgi gaidīta. 1909. gadā Dienvidslāvijas (Horvātijas) ģeofiziķis Andrija Mohorovičs apstrādāja datus par zemestrīci Horvātijā. Tika konstatēts, ka šādu seklu zemestrīču seismogrammas, kas iegūtas no epicentra attālinātās stacijās, no vienas zemestrīces nes divus (vai pat vairāk) signālus – tiešus un lauztus. Pēdējais liecināja par pēkšņu ātruma palielināšanos (no 6,7-7,4 līdz 7,9-8,2 km/s garenvirziena viļņiem). Zinātnieks šo parādību saistīja ar noteiktas robežas klātbūtni, kas atdala dažāda blīvuma zemes dzīļu slāņus: mantija atrodas dziļāk un satur blīvus iežus, un garoza - augšējais slānis, kas sastāv no vieglākiem iežiem.
Par godu atklājējam, saskarne starp garozu un apvalku tika nosaukta viņa vārdā un vairāk nekā simts gadus ir pazīstama kā Mohoroviča (vai vienkārši Moho) robeža.
Arī Moho atdalīto iežu blīvums strauji mainās - no 2,8-2,9 līdz 3,2-3,3 g/cm3. Nav šaubu, ka šīs atšķirības liecina par dažādu ķīmisko sastāvu.
Tomēr mēģinājumi nokļūt tieši zemes garozas dibenā līdz šim ir bijuši neveiksmīgi.
Mohole projekts - sākums pāri okeānam
Pirmo mēģinājumu sasniegt mantiju veica ASV 1961.–1966. gadā. Projekts tika nosaukts Mohole - no vārdiem Moho un hole "hole, hole". Mērķis bija jāsasniedz, izurbjot okeāna dibenu,ražots no testa peldošās platformas.
Projekts nonāca nopietnās grūtībās, tika pārtērēti līdzekļi, un pēc pirmā darba posma pabeigšanas Mohols tika slēgts. Eksperimenta rezultāti: tika izurbti pieci urbumi, iegūti iežu paraugi no okeāna garozas baz alta slāņa. Mēs varējām ieurbties apakšā 183 m.
Kola Superdeep - izurbieties cauri kontinentam
Līdz šai dienai viņas rekords nav pārspēts. Dziļākā izpēte un dziļākā vertikālā urbums ierīkots 1970. gadā, darbs pie tā tika veikts ar pārtraukumiem līdz 1991. gadam. Projektā bija daudz zinātniski tehnisku uzdevumu, daži no tiem tika veiksmīgi atrisināti, tika iegūti unikāli kontinentālās garozas iežu paraugi (kopējais serdeņu garums pārsniedza 4 km). Turklāt urbšanas laikā tika iegūti vairāki jauni negaidīti dati.
Moho dabas noskaidrošana un mantijas augšējo slāņu sastāva noteikšana bija starp Kolas superdziļu uzdevumiem, taču aka līdz mantijai nesasniedza. Urbšana tika pārtraukta 12 262 m dziļumā un nav atsākta.
Moderni projekti joprojām ir aiz okeāna
Neskatoties uz dziļjūras urbšanas papildu izaicinājumiem, pašreizējās programmas plāno sasniegt Moho robežu caur okeāna dibenu, jo Zemes garoza šeit ir daudz plānāka.
Šobrīd neviena valsts nevar īstenot tik liela mēroga projektu kā īpaši dziļu urbumu, lai pati sasniegtu mantijas jumtu. Kopš 2013. gada Starptautiskās programmas ietvarosIODP (International Ocean Discovery Program: Exploring the Earth Under the Sea) īsteno projektu Mohole to Mantle. Viens no viņa zinātniskajiem mērķiem ir mantijas materiāla paraugu iegūšana, urbjot īpaši dziļu urbumu Klusajā okeānā. Galvenais instruments šajā projektā ir japāņu urbšanas kuģis "Tikyu" - "Zeme", kas spēj nodrošināt urbšanas dziļumu līdz 10 km.
Mēs varam tikai gaidīt, un, ja viss noritēs labi, 2020. gadā zinātne beidzot iegūs mantijas gabalu no pašas mantijas.
Attālā uzrāde noskaidros Mohoroviča robežas īpašības
Tā kā joprojām nav iespējams tieši pētīt zemes dzīles dziļumos, kas atbilst garozas-mantijas posma sastopamībai, priekšstati par tiem balstās uz datiem, kas iegūti ar ģeofizikālām un ģeoķīmiskām metodēm. Ģeofizika nodrošina pētniekiem dziļo seismisko zondēšanu, dziļo magnetotelūrisko zondēšanu, gravimetriskos pētījumus. Ģeoķīmiskās metodes ļauj pētīt mantijas iežu fragmentus - virszemē izvestus ksenolītus un dažādu procesu laikā zemes garozā iekļuvušos iežus.
Tātad, ir konstatēts, ka Mohoroviča robeža atdala divus medijus ar atšķirīgu blīvumu un elektrovadītspēju. Ir vispāratzīts, ka šī iezīme atspoguļo Moho ķīmisko raksturu.
Virs saskarnes ir salīdzinoši viegli apakšējās garozas klintis, kurām ir galvenāsastāvs (gabroīdi), - šo slāni nosacīti sauc par "baz altu". Zem robežas atrodas augšējās mantijas ieži - ultramafiskie peridotīti un dunīti, un dažos apgabalos zem kontinentiem - eklogīti - dziļi metamorfizēti mafiskie ieži, iespējams, seno okeāna dibena relikvijas, kas ievesti mantijā. Pastāv hipotēze, ka šādās vietās Moho ir tāda paša ķīmiskā sastāva vielas fāzes pārejas robeža.
Interesanta Moho iezīme ir tā, ka apmales forma ir saistīta ar zemes virsmas reljefu, to atspoguļojot: zem ieplakām robeža ir pacelta, bet zem kalnu grēdām tā ieliecas dziļāk. Līdz ar to šeit tiek realizēts garozas izostatiskais līdzsvars, it kā iegremdēts augšējā mantijā (skaidrības labad atcerēsimies ūdenī peldošu aisbergu). Arī Zemes gravitācija "balso" par šo secinājumu: Mohoroviča robeža tagad ir globāli dziļi kartēta, pateicoties gravitācijas novērojumu rezultātiem no Eiropas satelīta GOCE.
Tagad zināms, ka robeža ir kustīga, tā var pat sabrukt lielāko tektonisko procesu laikā. Pie noteikta spiediena un temperatūras tas atkal veidojas, kas liecina par šīs zemes iekšpuses parādības stabilitāti.
Kāpēc tas ir vajadzīgs
Zinātnieku interese par Moho nav nejauša. Papildus lielajai nozīmei fundamentālajai zinātnei ir ļoti svarīgi noskaidrot šo jautājumu lietišķās zināšanu jomās, piemēram, bīstamiem ģeoloģiska rakstura dabas procesiem. Matērijas mijiedarbība abās garozas-mantijas posma pusēs, pašas mantijas sarežģītā dzīve, izšķiroši ietekmē visu, kas notiek uz mūsu planētas virsmas - zemestrīces, cunami, dažādas vulkānisma izpausmes. Un labāk tos izprast nozīmē precīzāk paredzēt.
