Il cast del film del 1959 "Viaggio al centro della terra, " guarda all'interno di una caverna. Cosa troveranno gli scienziati quando intraprenderanno il vero viaggio? 20th Century-Fox/Getty Images Se la tua famiglia ti ha portato in vacanza al mare quando eri un bambino, probabilmente ricorderai la sensazione esaltante di scavare nella sabbia bagnata con una pala di plastica. Mentre il buco diventava più grande e più profondo, ti sei chiesto naturalmente cosa sarebbe successo se avessi continuato a scavare e a scavare. Quanto potresti andare in profondità? Verresti davvero fuori dalla terra da qualche parte in Cina, come tua sorella maggiore o tuo fratello ha cercato di farti credere? Sfortunatamente, non hai mai avuto modo di scoprirlo, perché proprio mentre stavi iniziando a fare dei veri progressi, era ora di mettere in valigia l'ombrellone, e vai a prendere un cono gelato e fai un giro di 10 centesimi sul pony meccanico sul lungomare. Ma ancora, da qualche parte nella parte posteriore della tua mente, hai continuato a chiederti cosa accadrebbe se qualcuno scavasse davvero, buco davvero profondo.
Bene, potresti non doverti più chiedere, se un team internazionale di scienziati che si autodefinisce il progetto 2012 MoHole To the Mantle riuscirà nella sua ricerca. Stanno contando sul sostegno internazionale per uno sforzo da 1 miliardo di dollari in cui una nave giapponese per la trivellazione d'altura, il Chikyu, scaverebbe nel fondo dell'Oceano Pacifico per scavare più a fondo di quanto chiunque sia mai andato prima. Il piano è di attraversare la crosta terrestre, lo strato superiore roccioso del pianeta, che è da 18 a 37 miglia (da 30 a 60 chilometri) di spessore a terra, ma non più di 3 miglia (5 chilometri) di spessore nei suoi punti più sottili sul fondo dell'oceano [fonte:Osman]. Se l'impianto di perforazione della Chikyu supera un confine di transizione chiamato Moho, raggiungerebbe il mantello terrestre, il misterioso 1, 740 miglia (2, 900 chilometri) di spessore tra la crosta e il pianeta caldo, nucleo fuso [fonti:USGS, Science Daily].
A differenza della tua fantasia d'infanzia, gli scienziati non hanno alcuna ambizione di scavare un tunnel attraverso il pianeta. Probabilmente non è nemmeno possibile, poiché l'enorme calore e la pressione all'interno della Terra renderebbero impossibile strisciare lungo un simile passaggio, anche se in qualche modo non è crollato. Ma appena raggiungendo il mantello, uno strato di cui sappiamo relativamente poco, e il recupero di un campione sarebbe un risultato scientifico di tale portata che alcuni lo hanno chiamato la versione geologica dello sbarco sulla luna. In questo articolo, spiegheremo la difficoltà di scavare un buco così profondo, e cosa potremmo guadagnare da esso.
Contenuti Una rappresentazione della crosta terrestre, mantello e nucleo. Hemera/Thinkstock È incredibile pensare che potremmo spendere 1 miliardo di dollari per perforare il Moho, se si considera che circa un secolo fa, non sapevamo nemmeno che esistesse quel confine. Nel 1909, Andrija Mohorovičić, un ricercatore croato, scoperto che circa 20 miglia (50 chilometri) all'interno della Terra, le onde innescate dai terremoti hanno viaggiato più velocemente di quanto non facciano avvicinandosi alla superficie. Mentre gli scienziati avevano già una vaga idea che la Terra avesse degli strati, Il lavoro di Mohorovičić ha suggerito che c'era un chiaro confine tra la crosta e uno strato sottostante che aveva composizione e proprietà fisiche diverse. In suo onore, ora chiamiamo quel confine il Moho [fonte:Osman].
Da allora, gli scienziati sono riusciti a saperne un po' di più sul mantello, lo strato che giace sotto il Moho, che ammonta all'83 percento del volume della Terra e al 67 percento della sua massa Encyclopaedia Britannica. Il modo più semplice per capirlo è pensare alla Terra come un éclair al cioccolato. Lo spesso strato esterno di cioccolato glassato e pasta da forno è solido ma elastico. Questa è la crosta. Al di sotto di questo, anche se, c'è molto viscoso, roba appiccicosa. Certo, questa è un'analogia limitata, perché la Terra non è piena di crema. Anziché, il mantello è di fusione, roccia fluida chiamata magma . Parte di quel magma viene espulso dai vulcani, così sappiamo che nella parte superiore del mantello, cioè, le prime 620 miglia circa (1, 000 chilometri) — sembra essere composto principalmente da ossidi di silicio, magnesio e ferro, con minori quantità di ossido di alluminio, ossido di calcio e alcali gettati nella miscela [fonte:Enciclopedia Britannica].
Detto ciò, la nostra conoscenza del mantello è piuttosto limitata. Gli scienziati non possono scendere a guardarlo, e non hanno mai avuto un campione puro prelevato direttamente dal profondo da analizzare. Questo è ciò che il progetto MoHole to the Mantle del 2012 spera di ottenere.
Sarà piuttosto dura. Lo sappiamo perché gli scienziati hanno effettivamente provato a farlo una volta. All'inizio degli anni Sessanta, hanno praticato cinque fori nel fondo dell'oceano vicino all'isola di Guadalupe nell'Oceano Pacifico orientale a una profondità di 11, 700 piedi (3, 566 metri). Il buco più profondo è penetrato nella crosta solo per 600 piedi (183 metri), appena passato il sedimento in superficie in un sottostrato di roccia dura. Sfortunatamente, non sono andati molto oltre. Alcuni membri del Congresso degli Stati Uniti pensavano che scavare fino in fondo non valesse il costo, e nel 1966, hanno annullato il progetto [fonte:National Academies].
Quasi mezzo secolo dopo, gli scienziati sperano che gli Stati Uniti, Il Giappone e altri paesi uniranno le loro risorse per coprire i costi. Ma le sfide fisiche della perforazione del mantello rimangono piuttosto scoraggianti. Anche se gli scienziati trovassero la sezione più sottile possibile della crosta sul fondo dell'oceano, ciò significa ancora perforare almeno diverse miglia di roccia solida. Per rendere le cose più difficili, mentre perforano più a fondo la Terra, incontreranno temperature estreme, possibilmente superiore a 1, 000 gradi Fahrenheit (538 gradi Celsius), e fantastiche quantità di pressione - fino a 4 milioni di libbre per piede quadrato nelle vicinanze del mantello. Con quella forza schiacciante che schiaccia l'attrezzatura, sarà una sfida continuare a farlo funzionare, figuriamoci per spingere il materiale che viene scavato di nuovo in superficie, in modo che gli scienziati possano ottenere i campioni che desiderano [fonte:Yirka].
Il lato positivo, anche se, negli ultimi 50 anni, grazie alle trivellazioni in acque profonde da parte dell'industria petrolifera, la tecnologia di perforazione è notevolmente avanzata. Abbiamo punte da trapano migliorate, strumenti e strumenti che sono molto più in grado di resistere al calore e alla pressione. E grazie al GPS e ad altri progressi, è molto più facile mantenere una nave da perforazione esattamente nello stesso punto in acque profonde. I ricercatori ora sanno anche di più sulla crosta oceanica e su come si forma, e sulle differenze tra crosta e mantello, secondo Damon Teagle del National Oceanography Center di Southampton, Inghilterra, uno dei protagonisti del progetto. "Abbiamo una comprensione molto migliore di ciò che stiamo cercando di fare, " ha spiegato in un'intervista del 2011 [fonte:Cooper].
Se gli scienziati non incontrano intoppi imprevisti - che è un grosso se, ovviamente -- potrebbero volerci dai 18 mesi ai due anni per scavare nel mantello. Sperano di iniziare nel 2013 o l'anno successivo e completare il progetto prima della fine del decennio [fonte:Cooper].
Auspicabilmente, Un sacco. Come abbiamo spiegato in precedenza, la conoscenza del mantello terrestre è piuttosto limitata, perché non possiamo andarci, e non ne abbiamo mai avuto un campione puro. Anziché, gli scienziati hanno cercato di capirlo studiando le onde sismiche ed esaminando la roccia fusa che fuoriesce dai vulcani. Hanno anche cercato di raccogliere indizi sulla composizione del mantello studiando i meteoriti, che sono forgiati dagli stessi detriti spaziali del nostro pianeta [fonte:Osman].
Ma tutte queste fonti lasciano molte domande senza risposta. Se gli scienziati alla fine ottengono parte del mantello da studiare, stanno per acquisire nuove intuizioni su come si è formata la Terra miliardi di anni fa, come si è sviluppato nel nucleo, mantello e crosta, e come è iniziata la tettonica a zolle. Se possono saperne di più sulla precisa miscela di sostanze chimiche e isotopi nel mantello, possono avere un'idea migliore di come il mantello trasferisce le sostanze chimiche sulla superficie [fonte:Osman].
Più importante, possono imparare esattamente come il movimento della roccia fluida del mantello influisce sulla crosta terrestre, in particolare come le placche tettoniche si spingono e si tirano l'una contro l'altra [fonte:Cooper] Sapere di più sul mantello e su come interagisce con la crosta potrebbe un giorno persino aiutarci a prevedere eventi come terremoti ed eruzioni vulcaniche [fonte:Matsu'ura] .
Ma una delle possibilità più allettanti è che gli scienziati potrebbero effettivamente trovare la vita nelle profondità della Terra. Non stiamo parlando dei mostri immaginati da Jules Verne in "Viaggio al centro della Terra, "ma piuttosto piccolo, organismi primitivi chiamati estremofili , che si sono evoluti per resistere a pressioni estreme e alte temperature (come i microscopici "vermi dall'inferno" trovati sul fondo di una miniera d'oro sudafricana). Gli scienziati hanno già trovato tali organismi nel fondo oceanico più profondo. Se sono in grado di esistere ancora più in profondità nella Terra, gli scienziati ipotizzano che tali organismi potrebbero contenere enzimi unici o altre caratteristiche che i ricercatori potrebbero utilizzare nello sviluppo della biotecnologia. Ancora più importante, potrebbero aiutarci a comprendere i limiti fisiologici della vita [fonte:Osman].
Da bambino negli anni Sessanta, Amavo leggere i fumetti, e uno dei miei preferiti era la versione Classics Illustrated del romanzo di Jules Verne "Viaggio al centro della terra". Mi ha particolarmente affascinato l'illustrazione della copertina, in cui i personaggi galleggiano nel passaggio sottomarino immaginato da Verne e sono attaccati da mostri marini preistorici. La vividezza di quell'immagine contribuì alla mia delusione qualche anno dopo, quando ho imparato alla lezione di scienze della scuola elementare che la Terra era piena di roccia fusa, che sembrava decisamente meno interessante.
