כוכב הלכת שלנו מורכב משלושה חלקים עיקריים (גיאוספרות). הליבה ממוקמת במרכז, מעטה צפופה וצמיגה משתרעת מעליה, והקרום הדק למדי הוא השכבה העליונה ביותר של הגוף המוצק של כדור הארץ. הגבול בין הקרום למעטפת נקרא משטח מוהורוביץ'. עומק התרחשותו אינו זהה באזורים שונים: מתחת לקרום היבשתי הוא יכול להגיע ל-70 ק מ, מתחת לאוקיאנוס - רק כ-10. מהו הגבול הזה, מה אנחנו יודעים עליו ומה אנחנו לא יודעים, אבל אנחנו יכולים להניח?
בוא נתחיל עם ההיסטוריה של הנושא.
פתיחה
תחילת המאה ה-20 התאפיינה בהתפתחות הסיסמולוגיה המדעית. סדרה של רעידות אדמה חזקות שהיו להן השלכות הרסניות תרמו למחקר השיטתי של תופעת הטבע האדירה הזו. הקטלוג והמיפוי של המקורות של רעידות אדמה מתועדות במכשיר החל, והחלו לחקור באופן פעיל את התכונות של גלים סיסמיים. מהירות ההתפשטות שלהם תלויה בצפיפות ובגמישותסביבה, המאפשרת לקבל מידע על תכונותיהם של סלעים בבטן כדור הארץ.
הפתיחה לא איחרה לבוא. בשנת 1909, הגיאופיזיקאי היוגוסלבי (הקרואטי) אנדריה מוהורוביץ' עיבד נתונים על רעידת אדמה בקרואטיה. נמצא שהסיסמוגרמות של רעידות אדמה רדודות כאלה, המתקבלות בתחנות מרוחקות מהמוקד, נושאות שני אותות (או אפילו יותר) מרעידת אדמה אחת - ישירה ושבורה. האחרונים העידו על עלייה פתאומית (מ-6.7-7.4 ל-7.9-8.2 קמ ש לגלים אורכיים) במהירות. המדען קשר תופעה זו לנוכחות של גבול מסוים המפריד בין שכבות התת-קרקע בצפיפויות שונות: המעטפת הממוקמת עמוק יותר, מכילה סלעים צפופים, והקרום - השכבה העליונה, המורכבת מסלעים קלים יותר.
לכבוד המגלה, הממשק בין הקרום למעטפת נקרא על שמו והוא ידוע בתור הגבול המוהורוביץ' (או פשוט מוהו) במשך יותר ממאה שנים.
צפיפות הסלעים המופרדים על ידי המוהו משתנה גם היא בפתאומיות - מ-2.8-2.9 ל-3.2-3.3 g/cm3. אין ספק שההבדלים הללו מעידים על הרכבים כימיים שונים.
עם זאת, ניסיונות להגיע ישירות לתחתית קרום כדור הארץ נכשלו עד כה.
Project Mohole - Starting Across the Ocean
הניסיון הראשון להגיע למעטפת נעשה על ידי ארה"ב בשנים 1961-1966. הפרויקט קיבל את השם Mohole - מהמילים Moho וחור "חור, חור". זה היה אמור להשיג את המטרה על ידי קידוח קרקעית האוקיינוס,מיוצר מפלטפורמה צפה לניסיון.
הפרויקט נקלע לקשיים רציניים, הוצאו כספים יתר על המידה, ולאחר השלמת השלב הראשון של העבודה, מוהול נסגר. תוצאות הניסוי: נקבעו חמש בארות, דגימות סלע התקבלו משכבת הבזלת של הקרום האוקיינוס. הצלחנו לקדוח לתוך הקרקעית ב-183 מ'.
Kola Superdeep - תרגיל דרך היבשת
עד היום השיא שלה לא נשבר. המחקר העמוק ביותר והבאר האנכית העמוקה ביותר הונח בשנת 1970, העבודה עליו בוצעה לסירוגין עד 1991. לפרויקט היו משימות מדעיות וטכניות רבות, חלקן נפתרו בהצלחה, דגימות ייחודיות של סלעים בקרום היבשתי נכרו (האורך הכולל של הליבות היה למעלה מ-4 ק מ). בנוסף, במהלך הקידוח התקבלו מספר נתונים בלתי צפויים חדשים.
הבהרת טבעו של מוהו וביסוס הרכב השכבות העליונות של המעטפת היו בין המשימות של ה-Kola Superdeep, אך הבאר לא הגיעה למעטפת. הקידוח הופסק בעומק של 12,262 מ' ולא התחדש.
פרויקטים מודרניים עדיין מעבר לאוקיינוס
למרות האתגרים הנוספים של קידוח ים עמוק, התוכניות הנוכחיות מתכננות להגיע לגבול מוהו דרך קרקעית האוקיינוס, מכיוון שקרום כדור הארץ הרבה יותר דק כאן.
כיום, אף מדינה לא יכולה לבצע פרויקט כה גדול כמו קידוח עמוק במיוחד כדי להגיע לגג המעטפת בעצמה. מאז 2013 במסגרת התוכנית הבינלאומיתIODP (International Ocean Discovery Program: Exploring the Earth Under the Sea) מיישמת את פרויקט Mohole to Mantle. בין המטרות המדעיות שלו היא השגת דגימות של חומר המעטפת על ידי קידוח באר עמוקה במיוחד באוקיינוס השקט. הכלי העיקרי בפרויקט זה הוא ספינת הקידוח היפנית "טיקיו" - "אדמה", המסוגלת לספק עומק קידוח של עד 10 ק"מ.
אנחנו יכולים רק לחכות, ואם הכל ילך כשורה, ב-2020 המדע סוף סוף יכורה חלק מהמעטפת מהמעטפת עצמה.
חישה מרחוק תבהיר את המאפיינים של הגבול המוהורוביץ'
מכיוון שעדיין בלתי אפשרי לחקור ישירות את תת הקרקע בעומקים התואמים את התרחשות קטע הקרום-מעטפת, הרעיונות לגביהם מבוססים על נתונים המתקבלים בשיטות גיאופיזיות וגיאוכימיות. הגיאופיזיקה מספקת לחוקרים צלילים סיסמיים עמוקים, צלילים מגנטו-טלוריים עמוקים, מחקרים גרבימטריים. שיטות גיאוכימיות מאפשרות לחקור שברי סלעי מעטפת - קסנוליטים שעלו לפני השטח, וסלעים שחדרו לקרום כדור הארץ במהלך תהליכים שונים.
לכן, נקבע שהגבול של מוהורוביץ' מפריד בין שני מדיה עם צפיפות שונה ומוליכות חשמלית. מקובל בדרך כלל שתכונה זו משקפת את הטבע הכימי של מוהו.
מעל הממשק, יש סלעים קלים יחסית של הקרום התחתון, שיש להם את העיקריתהרכב (גבברואידים), - שכבה זו נקראת בדרך כלל "בזלת". מתחת לגבול נמצאים סלעים של המעטפת העליונה - פרידוטיטים ודוניטים אולטרה-מאפיים, ובאזורים מסוימים מתחת ליבשות - אקלוגיטים - סלעים מאפיים בעלי מטמורפוזה עמוקה, אולי שרידים של קרקעית האוקיינוס הקדומה, שהוכנסו למעטפת. יש השערה שבמקומות כאלה מוהו הוא הגבול של מעבר פאזה של חומר בעל אותו הרכב כימי.
תכונה מעניינת של מוהו היא שצורת הגבול קשורה לתבליט של פני כדור הארץ, משקפת אותו: מתחת לשקעים הגבול מורם, ומתחת לרכסי ההרים הוא מתכופף עמוק יותר. כתוצאה מכך, שיווי המשקל האיזוסטטי של הקרום מתממש כאן, כאילו הוא טבול במעטפת העליונה (לצורך הבהירות, הבה נזכיר קרחון צף במים). כוח הכבידה של כדור הארץ גם "מצביע" למסקנה זו: הגבול המוהורוביץ' ממוה כעת לעומק עולמית הודות לתוצאות של תצפיות כבידה מהלוויין האירופי GOCE.
כיום ידוע שהגבול הוא נייד, הוא יכול אפילו לקרוס במהלך תהליכים טקטוניים גדולים. ברמת לחץ וטמפרטורה מסוימת הוא נוצר שוב, מה שמעיד על יציבות תופעה זו של פנים כדור הארץ.
למה זה נחוץ
העניין של מדענים במוהו אינו מקרי. בנוסף לחשיבות הרבה למדע היסודי, חשוב מאוד להבהיר סוגיה זו לתחומי ידע יישומיים, כמו תהליכים טבעיים מסוכנים בעלי אופי גיאולוגי.לאינטראקציה של החומר משני צידי מקטע הקרום-מעטפת, החיים המורכבים של המעטפת עצמה, יש השפעה מכרעת על כל מה שקורה על פני כדור הארץ שלנו - רעידות אדמה, צונאמי, ביטויים שונים של געשיות. ולהבין אותם טוב יותר פירושו לחזות בצורה מדויקת יותר.
