מעטפת כדור הארץ היא החלק בגיאוספרה שנמצא בין הקרום לליבה. הוא מכיל חלק גדול מכל החומר של כדור הארץ. חקר המעטפת חשוב לא רק במונחים של הבנת המבנה הפנימי של כדור הארץ. זה יכול לשפוך אור על היווצרות כוכב הלכת, לתת גישה לתרכובות וסלעים נדירים, לעזור להבין את המנגנון של רעידות אדמה ותנועת הלוחות הליטוספריים. עם זאת, השגת מידע על הרכב ותכונות המעטפת אינה קלה. אנשים עדיין לא יודעים איך לקדוח בארות כל כך עמוקות. מעטפת כדור הארץ נחקרת כיום בעיקר באמצעות גלים סיסמיים. וגם על ידי דוגמנות במעבדה.
מבנה כדור הארץ: מעטפת, ליבה וקרום
לפי מושגים מודרניים, המבנה הפנימי של הפלנטה שלנו מחולק למספר רבדים. העליון הוא הקרום, ואז המעטפת וליבה של כדור הארץ שקרים. הקרום הוא קליפה קשה המחולקת לאוקייני ויבשתי. מעטפת כדור הארץ מופרדת ממנו על ידי הגבול שנקראמוהורוביץ' (על שם הסיסמולוג הקרואטי שקבע את מיקומו), המתאפיין בעלייה פתאומית במהירויות של גלים סיסמיים דחיסה.
המעטפת מהווה כ-67% ממסת כוכב הלכת. על פי נתונים מודרניים, ניתן לחלק אותו לשתי שכבות: עליונה ותחתונה. בראשון מבחינים גם בשכבת הגוליצין או במעטפת האמצעית, שהיא אזור מעבר מהעליון לתחתון. באופן כללי, המעטפת משתרעת בין 30 ל-2900 ק מ.
ליבת כדור הארץ, לפי מדענים מודרניים, מורכבת בעיקר מסגסוגות ברזל-ניקל. זה גם מחולק לשני חלקים. הליבה הפנימית מוצקה, הרדיוס שלה מוערך ב-1300 ק"מ. חיצוני - נוזלי, בעל רדיוס של 2200 ק"מ. מובחן אזור מעבר בין חלקים אלה.
Lithosphere
הקרום והמעטפת העליונה של כדור הארץ מאוחדים במושג "ליתוספירה". זוהי קליפה קשה עם אזורים יציבים וניידים. המעטפת המוצקה של כוכב הלכת מורכבת מלוחות ליתוספריים, שאמורים לנוע דרך האסתנוספירה - שכבה פלסטית למדי, כנראה נוזל צמיג ומחומם מאוד. זה חלק מהמעטפת העליונה. יש לציין כי קיומה של האסתנוספרה כקליפה צמיגה רציפה אינו מאושש על ידי מחקרים סייסמולוגיים. חקר מבנה הפלנטה מאפשר לנו לזהות כמה שכבות דומות הממוקמות בצורה אנכית. בכיוון האופקי, האסתנוספרה, ככל הנראה, נקטעת כל הזמן.
שיטות לימוד המעטפת
לא נגישות לשכבות מתחת לקרוםלימוד. העומק העצום, העלייה המתמדת בטמפרטורה והעלייה בצפיפות הם בעיה רצינית לקבלת מידע על הרכב המעטפת והגרעין. עם זאת, עדיין ניתן לדמיין את מבנה הפלנטה. כאשר לומדים את המעטפת, נתונים גיאופיזיים הופכים למקורות המידע העיקריים. מהירות הגלים הסיסמיים, המוליכות החשמלית והכבידה מאפשרים למדענים להניח הנחות לגבי ההרכב ותכונות אחרות של השכבות הבסיסיות.
בנוסף, ניתן לקבל מידע מסויים מסלעי בקע ושברי סלעי מעטפת. האחרונים כוללים יהלומים, שיכולים לספר הרבה אפילו על המעטפת התחתונה. סלעי מעטפת נמצאים גם בקרום כדור הארץ. המחקר שלהם עוזר להבין את הרכב המעטפת. עם זאת, הם לא יחליפו דגימות שנלקחו ישירות מהשכבות העמוקות, שכן כתוצאה מתהליכים שונים המתרחשים בקרום, הרכבם שונה מהמעטפת.
המעטפת של כדור הארץ: קומפוזיציה
מטאוריטים הם מקור מידע נוסף על מהי המעטפת. על פי תפיסות מודרניות, הכונדריטים (קבוצת המטאוריטים הנפוצה ביותר על הפלנטה) קרובים בהרכבם למעטפת כדור הארץ.
הוא אמור להכיל יסודות שהיו במצב מוצק או שהיו במצב מוצק במהלך היווצרות כוכב הלכת. אלה כוללים סיליקון, ברזל, מגנזיום, חמצן ועוד כמה. במעטפת הם מתחברים עם דו תחמוצת הסיליקון ליצירת סיליקטים. בְּסיליקטים מגנזיום ממוקמים בשכבה העליונה, כמות סיליקט הברזל עולה עם העומק. במעטפת התחתונה, תרכובות אלו מתפרקות לתחמוצות (SiO2, MgO, FeO).
מעניינים במיוחד את המדענים הם סלעים שאינם נמצאים בקרום כדור הארץ. ההנחה היא שיש הרבה תרכובות כאלה (גרוספידיטים, קרבונטיטים וכו') במעטפת.
שכבות
בואו נסתכל מקרוב על אורך שכבות המעטפת. לדברי מדענים, העליונים תופסים טווח של כ-30 עד 400 ק"מ מפני כדור הארץ. לאחר מכן אזור המעבר, שהולך עמוק יותר לתוך המעמקים עוד 250 ק"מ. השכבה הבאה היא התחתונה. גבולו ממוקם בעומק של כ-2900 ק"מ ונמצא במגע עם הליבה החיצונית של כדור הארץ.
לחץ וטמפרטורה
ככל שאתה מעמיק לתוך הפלנטה, הטמפרטורה עולה. מעטפת כדור הארץ נמצאת בלחץ גבוה במיוחד. באזור האסתנוספירה, השפעת הטמפרטורה גוברת, ולכן כאן החומר נמצא במצב אמורפי או מותך למחצה. עמוק יותר תחת לחץ, הוא הופך למוצק.
מחקרי המעטפת והגבול המוהורוביץ'
מעטפת כדור הארץ רודפת מדענים במשך זמן רב למדי. במעבדות מתבצעים ניסויים בסלעים שהם ככל הנראה חלק מהשכבות העליונות והתחתונות, מה שמאפשר לנו להבין את הרכב המעטפת ותכונותיה. לפיכך, מדענים יפנים מצאו כי השכבה התחתונה מכילה כמות גדולה של סיליקון. המעטפת העליונה מכילה עתודות מים. היא מגיעה מקרום כדור הארץ, וגם חודר מכאן אל פני השטח.
פני השטח של מוהורוביץ' מעניינים במיוחד, שטבעם אינו מובן במלואו. מחקרים סייסמולוגיים מצביעים על כך שברמה של 410 ק מ מתחת לפני השטח מתרחש שינוי מטמורפי של סלעים (הם הופכים צפופים יותר), המתבטא בעלייה חדה במהירות הגלים. ההנחה היא שסלעי הבזלת באזור גבול מוהורוביץ' הופכים לאקלוגיט. במקרה זה, צפיפות המעטפת עולה בכ-30%. קיימת גרסה נוספת, לפיה, הסיבה לשינוי במהירות הגלים הסיסמיים נעוצה בשינוי בהרכב הסלעים.
Cikyu Hakken
בשנת 2005 נבנתה ביפן ספינה מאובזרת במיוחד Chikyu. המשימה שלו היא ליצור באר עמוקה שיא בקרקעית האוקיינוס השקט. מדענים מציעים לקחת דגימות של הסלעים של המעטפת העליונה ושל הגבול המוהורוביץ' על מנת לקבל תשובות לשאלות רבות הקשורות למבנה הפלנטה. הפרויקט מתוכנן ל-2020.
יש לציין שמדענים לא רק הפנו את תשומת לבם למעמקי האוקיינוס. לפי מחקרים, עובי הקרום בקרקעית הים קטן בהרבה מאשר ביבשות. ההבדל משמעותי: מתחת לעמוד המים באוקיינוס, יש רק 5 ק"מ להתגבר על מאגמה באזורים מסוימים, בעוד ביבשה נתון זה עולה ל-30 ק"מ.
עכשיו הספינה כבר עובדת: התקבלו דגימות של תפרי פחם עמוקים. יישום המטרה העיקרית של הפרויקט יאפשר להבין כיצד מסודרת מעטפת כדור הארץ, מהחומרים ויסודות מרכיבים את אזור המעבר שלו, כמו גם כדי לגלות את הגבול התחתון של התפשטות החיים על הפלנטה.
ההבנה שלנו לגבי מבנה כדור הארץ רחוקה מלהיות מלאה. הסיבה לכך היא הקושי לחדור לתוך המעיים. עם זאת, ההתקדמות הטכנולוגית אינה עומדת מלכת. ההתקדמות במדע מציעה שנדע הרבה יותר על מאפייני המעטפת בעתיד הקרוב.
