De mantel van de aarde maakt deel uit van de geosfeertussen de schors en de kern. Het bevat een groot deel van alle materie van de planeet. Het bestuderen van de mantel is niet alleen belangrijk om de interne structuur van de aarde te begrijpen. Het kan licht werpen op de vorming van de planeet, toegang bieden tot zeldzame verbindingen en gesteenten, en het mechanisme van aardbevingen en de beweging van lithosferische platen helpen begrijpen. Het is echter niet eenvoudig om informatie te verkrijgen over de samenstelling en kenmerken van de mantel. Mensen weten nog niet hoe ze putten zo diep moeten boren. De aardmantel wordt nu vooral bestudeerd met seismische golven. En ook door te modelleren in het laboratorium.
De structuur van de aarde: mantel, kern en korst
Volgens moderne concepten is het internede structuur van onze planeet is onderverdeeld in verschillende lagen. De bovenste is de korst, dan liggen de mantel en de kern van de aarde. De korst is een harde schaal, verdeeld in oceanisch en continentaal. De aardmantel wordt daarvan gescheiden door de zogenaamde Mohorovicische grens (genoemd naar de Kroatische seismoloog die de locatie heeft vastgesteld), die wordt gekenmerkt door een abrupte toename van de snelheden van longitudinale seismische golven.
De mantel maakt ongeveer 67% uit van de massa van de planeet.Volgens moderne gegevens kan het worden onderverdeeld in twee lagen: boven en onder. In de eerste wordt ook de Golitsyn-laag of de middelste mantel onderscheiden, wat een overgangszone is van boven naar beneden. Over het algemeen strekt de mantel zich uit op een diepte van 30 tot 2900 km.
De kern van de planeet, volgens modernwetenschappers, bestaat voornamelijk uit ijzer-nikkellegeringen. Het is ook verdeeld in twee delen. De binnenste kern is solide, de straal wordt geschat op 1300 km. De buitenste is vloeibaar, heeft een straal van 2200 km. Tussen deze delen wordt een overgangszone onderscheiden.
Lithosfeer
De korst en de bovenmantel van de aarde zijn verenigd door het concept"Lithosfeer". Het is een harde schaal met stabiele en beweegbare gebieden. De vaste schaal van de planeet bestaat uit lithosferische platen die langs de asthenosfeer zouden moeten bewegen - een nogal plastic laag, waarschijnlijk een stroperige en sterk verwarmde vloeistof. Ze maakt deel uit van de bovenmantel. Opgemerkt moet worden dat het bestaan van de asthenosfeer als een continue viskeuze schaal niet wordt bevestigd door seismologische studies. De studie van de structuur van de planeet maakt het mogelijk om verschillende vergelijkbare verticaal geplaatste lagen te onderscheiden. In horizontale richting wordt de asthenosfeer blijkbaar constant onderbroken.
Manieren om de mantel te bestuderen
De lagen onder de korst zijn niet toegankelijk vooraan het studeren. De immense diepte, de steeds stijgende temperatuur en de toenemende dichtheid zijn grote uitdagingen voor het verkrijgen van informatie over de samenstelling van de mantel en kern. Het is echter nog steeds mogelijk om de structuur van de planeet voor te stellen. Bij het bestuderen van de mantel worden geofysische gegevens de belangrijkste informatiebronnen. De voortplantingssnelheid van seismische golven, de kenmerken van elektrische geleidbaarheid en zwaartekracht stellen wetenschappers in staat aannames te doen over de samenstelling en andere kenmerken van de onderliggende lagen.
Bovendien kan enige informatie worden verkregenvan stollingsgesteenten en fragmenten van mantelgesteenten. De laatste omvatten diamanten, die zelfs veel kunnen vertellen over de onderste mantel. Er zijn ook mantelrotsen in de aardkorst. Door ze te bestuderen, begrijpt u de samenstelling van de mantel. Ze zullen echter geen monsters vervangen die rechtstreeks uit diepe lagen zijn verkregen, omdat als gevolg van verschillende processen die plaatsvinden in de korst, hun samenstelling verschilt van die van de mantel.
Mantle of the Earth: compositie
Een andere bron van informatie datis een mantel - meteorieten. Volgens moderne concepten zijn chondrieten (de meest voorkomende groep meteorieten op aarde) qua samenstelling vergelijkbaar met de aardmantel.
Van bijzonder belang voor wetenschappers zijn gesteenten die niet in de aardkorst voorkomen. Aangenomen wordt dat er veel van dergelijke verbindingen (grospidieten, carbonatieten, etc.) in de mantel zitten.
Lagen
Laten we stilstaan bij de lengte van de lagenmantel. Volgens wetenschappers beslaan de bovenste een bereik van ongeveer 30 tot 400 km vanaf het aardoppervlak. Verder is er een overgangszone, die diep in nog eens 250 km gaat. De volgende laag is de onderste. De grens bevindt zich op een diepte van ongeveer 2900 km en staat in contact met de buitenste kern van de planeet.
Druk en temperatuur
Met de opmars naar het binnenste van de planeet, detemperatuur. De aardmantel staat onder extreem hoge druk. In de asthenosfeerzone weegt het effect van temperatuur zwaarder, daarom bevindt de stof zich hier in de zogenaamde amorfe of halfgesmolten toestand. Dieper onder invloed van druk wordt het moeilijk.
Studies van de mantel en de grens van Mohorovichich
De mantel van de aarde achtervolgt wetenschappers al genoeglange tijd. In laboratoria worden experimenten uitgevoerd op rotsen waarvan wordt aangenomen dat ze deel uitmaken van de bovenste en onderste lagen om de samenstelling en kenmerken van de mantel te begrijpen. Japanse wetenschappers hebben dus ontdekt dat de onderste laag een grote hoeveelheid silicium bevat. Waterreserves bevinden zich in de bovenmantel. Het komt uit de aardkorst en dringt ook van hieruit naar de oppervlakte.
Van bijzonder belang is het oppervlakMohorovichich, wiens aard niet volledig wordt begrepen. Seismologische studies suggereren dat een metamorfe verandering in gesteenten (ze worden dichter) optreedt op een niveau van 410 km onder het oppervlak, wat zich uit in een sterke toename van de snelheid van golfgeleiding. Aangenomen wordt dat basaltgesteenten in het gebied van de Mokhorovichich-grens worden omgevormd tot eclogiet. In dit geval neemt de dichtheid van de mantel met ongeveer 30% toe. Er is een andere versie, volgens welke de reden voor de verandering in de snelheid van seismische golven ligt in de verandering in de samenstelling van de rotsen.
Chikyu Hakken
In 2005 een speciaal in Japan gebouwduitgerust schip Chikyu. Zijn missie is om een diepe put te maken op de bodem van de Stille Oceaan. Wetenschappers stellen voor om monsters te nemen van rotsen van de bovenmantel en de grens van Mohorovichich om antwoorden te krijgen op veel vragen met betrekking tot de structuur van de planeet. De uitvoering van het project staat gepland voor 2020.
Opgemerkt moet worden dat wetenschappers niet zomaar omdraaidenzijn blik is gericht op de diepten van de oceaan. Volgens onderzoek is de dikte van de korst op de zeebodem veel minder dan op de continenten. Het verschil is aanzienlijk: onder de waterkolom in de oceaan tot aan magma is het nodig om in sommige gebieden slechts 5 km te overwinnen, terwijl dit op het land oploopt tot 30 km.
Het schip is al in gebruik:monsters van diepe steenkoollagen werden verkregen. De implementatie van het hoofddoel van het project zal ons in staat stellen te begrijpen hoe de aardmantel is gerangschikt, welke stoffen en elementen de overgangszone vormen, en ook om de ondergrens van de verspreiding van leven op de planeet te achterhalen.
Ons begrip van de structuur van de aarde is nog ver wegniet volledig. De reden hiervoor is de moeilijkheid om in de darmen binnen te dringen. De technologische vooruitgang staat echter niet stil. Vooruitgang in de wetenschap suggereert dat we in de niet al te verre toekomst veel meer zullen weten over de kenmerken van de mantel.
