Международная команда исследователей смогла пробурить самый глубокий образец из мантии Земли, проникнув на глубину 1,2 километра в Срединно-Атлантический хребет.
«Каждый раз, когда бурильщики извлекали очередной участок глубокого керна, группа микробиологов собирала образцы для культивирования бактерий, чтобы определить пределы жизни в этой глубоководной подземной морской экосистеме. Наша цель — улучшить понимание происхождения жизни и определить потенциал жизни за пределами Земли», — рассказал Гордон Саутэм, геомикробиолог из Университета Квинсленда в Австралии и соавтор нового исследования.
Образец керна был получен в ходе экспедиции Международной программы по исследованию океана в 2023 году. Исследователи на борту судна JOIDES Resolution пробурили Атлантический массив, часть Срединно-Атлантического хребта, где дно океана раздвигается, а мантийные породы поднимаются на поверхность.
Хотя мантия составляет большую часть нашей планеты, её породы обычно в километрах под поверхностью, что затрудняет извлечение образцов. Но породы мантии, такие как те, что были извлечены в экспедиции IODP 399, могут дать ключи к глубинным процессам Земли. Участники экспедиции технически не бурили мантию, и это отверстие не является самым глубоким из когда-либо пробуренных под дном океана. Вместо этого исследователи отправились к «тектоническому окну» в Северной Атлантике, где бурам не нужно так далеко углубляться. В этом регионе породы мантии вытолкнуты близко к поверхности, поскольку дно океана раздвигается на близлежащем Срединно-Атлантическом хребте. Экспедиция бурила на участке U1601C, который находится под водой на глубине почти 850 метров.
Эндрю Маккейг, один из руководителей экспедиции, рассчитывал сделать неглубокий «прокол». Исследователи надеялись собрать достаточно образцов, чтобы выяснить, как химические реакции между мантийными породами и водой могли привести к возникновению жизни на нашей планете. Но бурение в океане может быть непредсказуемым предприятием — буры застревают, либо длинные керны извлекаемой породы могут содержать лишь частичные образцы. Однако на этот раз бурение позволило вытягивать целые блоки породы, многие из которых оказались целыми.
Когда 2 июня команда прекратила бурение, она взяла образцы породы с глубины 1,2 километрах под морским дном.
Образец керна также может ответить на вопросы о движении мантии. «Мы знаем из пород, которые извергаются в океанических вулканах, что мантия имеет много разных наслоений. С новым образцом мантии мы можем попытаться увидеть, какие слои у нас есть и в каком масштабе они различаются», — сказал Йохан Лиссенберг, геохимик из Университета Кардиффа в Великобритании и первый автор исследования, опубликованного 8 августа в журнале Science.
По словам Лиссенберга, на данный момент команда обнаружила, что расплавы движутся не вертикально, а наклонно, по диагональной наклонной траектории к поверхности.
Керн был пробурен недалеко от «Затерянного города», поля гидротермальных источников, переполненного ульеобразными структурами, которые выделяют метан и водород в океан. Многочисленные микроорганизмы живут за счёт этих молекул, поддерживая сообщества мелких беспозвоночных, таких как улитки и трубчатые черви.
«Мантийная порода хрупкая и имеет тенденцию распадаться, заклинивая буровые коронки, но команде невероятно повезло. По какой-то причине мантийные породы на нашем участке бурились очень легко», — сказал Лиссенберг.
Команда начала вытаскивать из скважины целые секции длиной до 16,4 футов (5 метров). В общей сложности они извлекли более 70% керна длиной 0,7 мили (1,2 километра).
«Мы собрали гораздо больше образцов, чем ожидали, что уже израсходовали большую часть наших запасов для сбора образцов к середине экспедиции», — написал соавтор исследования Уильям Бразелтон, микробиолог из Университета Юты. Он добавил, что команда микробиологов "била камни кувалдами почти 24 часа в сутки» в рамках двухмесячного проекта по бурению.
«Почти непрерывный образец до глубины 1,2 км даёт прекрасную возможность задокументировать взаимосвязь между разнообразием, численностью и активностью микроорганизмов с глубиной и температурой, включая температуры, приближающиеся к предельным для жизни», — сказал Бразелтон.