Мантията на Земята е частта от геосферата, разположена между кората и ядрото. Той съдържа голяма част от цялото вещество на планетата. Изучаването на мантията е важно не само по отношение на разбирането на вътрешната структура на Земята. Той може да хвърли светлина върху формирането на планетата, да даде достъп до редки съединения и скали, да помогне за разбирането на механизма на земетресенията и движението на литосферните плочи. Получаването на информация за състава и характеристиките на мантията обаче не е лесно. Хората все още не знаят как да пробиват кладенци толкова дълбоки. Сега мантията на Земята се изучава основно с помощта на сеизмични вълни. А също и чрез моделиране в лабораторията.
Структурата на Земята: мантия, ядро и кора
Според съвременните концепции вътрешната структура на нашата планета е разделена на няколко слоя. Горната е кората, след това лежат мантията и ядрото на Земята. Кората е твърда черупка, разделена на океанска и континентална. Мантията на Земята е отделена от нея с т.нар. границаМохоровичич (наречен на хърватския сеизмолог, установил местоположението му), който се характеризира с рязко увеличаване на скоростите на компресионните сеизмични вълни.
Мантията съставлява около 67% от масата на планетата. Според съвременните данни той може да бъде разделен на два слоя: горен и долен. В първия също се разграничава Голицинският слой или средната мантия, която е преходна зона от горната към долната. Като цяло мантията се простира от 30 до 2900 км.
Сърцевината на планетата, според съвременните учени, се състои главно от желязо-никелови сплави. Той също е разделен на две части. Вътрешното ядро е твърдо, радиусът му се оценява на 1300 км. Външен - течен, има радиус 2200 км. Между тези части е разграничена преходна зона.
Литосфера
Кората и горната мантия на Земята са обединени от понятието "литосфера". Това е твърда обвивка със стабилни и подвижни зони. Твърдата обвивка на планетата се състои от литосферни плочи, за които се предполага, че се движат през астеносферата - доста пластичен слой, вероятно вискозна и силно нагрята течност. Той е част от горната мантия. Трябва да се отбележи, че съществуването на астеносферата като непрекъсната вискозна обвивка не се потвърждава от сеизмологични изследвания. Изследването на структурата на планетата ни позволява да идентифицираме няколко подобни слоя, разположени вертикално. В хоризонтална посока астеносферата, очевидно, е постоянно прекъсвана.
Методи за изучаване на мантията
Слоевете под кората са недостъпнипроучване. Огромната дълбочина, постоянното повишаване на температурата и увеличаването на плътността са сериозен проблем за получаване на информация за състава на мантията и ядрото. Въпреки това, все още е възможно да си представим структурата на планетата. При изучаване на мантията геофизичните данни стават основни източници на информация. Скоростта на сеизмичните вълни, електрическата проводимост и гравитацията позволяват на учените да правят предположения за състава и други характеристики на подлежащите слоеве.
В допълнение, известна информация може да бъде получена от магматични скали и фрагменти от скали на мантия. Последните включват диаманти, които могат да разкажат много дори за долната мантия. Мантийните скали се намират и в земната кора. Тяхното изследване помага да се разбере съставът на мантията. Те обаче няма да заменят пробите, взети директно от дълбоките слоеве, тъй като в резултат на различни процеси, протичащи в кората, техният състав е различен от мантията.
Мантията на Земята: Композиция
Метеоритите са друг източник на информация за това какво представлява мантията. Според съвременните схващания хондритите (най-често срещаната група метеорити на планетата) са близки по състав до земната мантия.
Предполага се, че съдържа елементи, които са били в твърдо състояние или са били в твърдо състояние по време на формирането на планетата. Те включват силиций, желязо, магнезий, кислород и някои други. В мантията те се комбинират със силициев диоксид, за да образуват силикати. ATмагнезиевите силикати са разположени в горния слой, количеството на железния силикат се увеличава с дълбочината. В долната мантия тези съединения се разлагат на оксиди (SiO2, MgO, FeO).
От особен интерес за учените са скалите, които не се намират в земната кора. Предполага се, че има много такива съединения (гроспидити, карбонатити и др.) в мантията.
Слоеве
Нека разгледаме по-отблизо дължината на слоевете на мантията. Според учените горните заемат обхват от приблизително 30 до 400 км от земната повърхност. Следва преходната зона, която отива по-дълбоко в дълбините за още 250 км. Следващият слой е дъното. Нейната граница се намира на дълбочина около 2900 км и е в контакт с външното ядро на планетата.
Налягане и температура
Когато се придвижвате по-дълбоко в планетата, температурата се повишава. Мантията на Земята е под изключително високо налягане. В зоната на астеносферата влиянието на температурата надделява, така че тук веществото е в така нареченото аморфно или полуразтопено състояние. По-дълбоко под налягане става твърдо.
Изследвания на мантията и границата на Мохоровичич
Мантията на Земята преследва учените от доста дълго време. В лаборатории се провеждат експерименти върху скали, които вероятно са част от горните и долните слоеве, което ни позволява да разберем състава и характеристиките на мантията. Така японски учени установили, че долният слой съдържа голямо количество силиций. Горната мантия съдържа водни запаси. Тя идва отземната кора, а също така прониква оттук до повърхността.
Повърхността на Мохоровичич представлява особен интерес, чиято природа не е напълно разбрана. Сеизмологичните изследвания показват, че на ниво от 410 km под повърхността настъпва метаморфна промяна на скалите (те стават по-плътни), което се проявява в рязко увеличаване на скоростта на вълните. Предполага се, че базалтовите скали в района на границата на Мохорович се превръщат в еклогит. В този случай плътността на мантията се увеличава с около 30%. Има и друга версия, според която причината за промяната в скоростта на сеизмичните вълни се крие в промяната в състава на скалите.
Cikyu Hakken
През 2005 г. в Япония е построен специално оборудван кораб Chikyu. Неговата мисия е да направи рекордно дълбок кладенец на дъното на Тихия океан. Учените предлагат да се вземат проби от скалите на горната мантия и границата на Мохорович, за да получат отговори на много въпроси, свързани със структурата на планетата. Проектът е планиран за 2020 г.
Трябва да се отбележи, че учените не просто са насочили вниманието си към океанските дълбини. Според проучванията дебелината на кората на дъното на моретата е много по-малка, отколкото на континентите. Разликата е значителна: под водния стълб в океана има само 5 км за преодоляване на магмата в някои области, докато на сушата тази цифра нараства до 30 км.
Сега корабът вече работи: бяха получени проби от дълбоки въглищни пластове. Изпълнението на основната цел на проекта ще позволи да се разбере как е подредена мантията на Земята, каквовещества и елементи съставляват нейната преходна зона, както и да разберете долната граница на разпространението на живота на планетата.
Нашето разбиране за структурата на Земята далеч не е пълно. Причината за това е трудното проникване в червата. Технологичният прогрес обаче не стои на едно място. Напредъкът в науката предполага, че ще знаем много повече за характеристиките на мантията в близко бъдеще.
