Под ногами Андрия Мохоровичич почувствовал, как задрожал пол. Будучи метеорологом и сейсмологом в Хорватии в начале 20 века, он был знаком с отголосками землетрясения. После того, как дрожь утихла, Мохорович собрал данные со своей сейсмостанции в Загребе.
Он ожидал увидеть предсказуемые скорости сейсмических волн на определенных расстояниях. Вместо этого он обнаружил что-то неожиданное, что навсегда изменило науку о Земле - и Землю, какой мы ее знаем:разрыв Мохоровичича.
Что такое разрыв Мохоровичича?
Разрыв Мохоровичича (произносится мох-хау-ро- вух-чич), более известный как «Мохо», - геологический термин, описывающий пограничную зону между земными земная кора и нижележащая мантия. Его открытие имело решающее значение для ученых, потому что впервые кто-либо понял, что внутри Земли есть несколько слоев с различным составом.
Представьте себе, что вы разрезаете торт, ожидая пушистой ванили, а вместо этого находите плотные слои шоколада и красного бархата. Вот как это было.
Открытие Мохо
До конца 19 века ученые считали, что состав Земли от коры до ядра одинаков. По мере развития технологии сейсмографии ученые, такие как Мохоровичич, могли проводить более точные измерения, что привело к беспрецедентным открытиям, подобным тому, которое он сделал 8 октября 1909 года, когда землетрясение произошло примерно в 25 милях (40 км) к югу от сейсмической станции Мохоровичича в Загребе.
После землетрясения измерения, собранные Мохоровичичем, повергли в недоумение. Он позвонил своим коллегам с 40 других сейсмических станций по всей Хорватии, чтобы подтвердить свои наблюдения. Произошло внезапное усиление сейсмических волн, когда они прошли от коры к мантии.
Но если бы Земля целиком состояла из одного и того же материала, волны должны были быть пропорциональны расстоянию до них. Другими словами, они должны двигаться постепенно медленнее по мере удаления от эпицентра землетрясения. Но вместо этого Мохоровичич обнаружил, что они стали двигаться быстрее.
Мохоровичич знал, что сейсмические волны преломляются быстрее через более плотные материалы, поведение, объясняемое естественным законом преломления, называемым законом Снеллиуса. Он предположил, что эти более быстрые волны должны были столкнуться с более плотным слоем Земли.
На очень высоком уровне вы можете представить преломление волн, которое наблюдал Мохоровичич, следующим образом: В воде акула, и вы плывете так быстро, как только можете, чтобы уйти. Как только вы попадаете на пляж, вы начинаете спринт и убегаете намного быстрее, чем в воде. Помимо того факта, что акулы не могут ходить по суше, как только вы наткнетесь на материал, через который сможете двигаться быстрее, например, через воздух, вы будете двигаться быстрее.
Некоторые сейсмические волны, такие как P-волны, проходят через более плотные материалы с большей скоростью. Мохоровичи знал об этом и предположил, что под земной корой должен находиться другой материал, вызывающий преломление сейсмических волн.
Он опубликовал свое открытие в журнале 1919 года, став первым человеком, выдвинувшим идею о том, что существует резкая граница, состоящая из другого материала, которая отделяет верхнюю кору от мантии под ней. Сейчас это известно как разрыв Мохоровичича.
Насколько глубока проблема Мохоровичича?
В среднем Мохо находится на 19,8 миль (32 километра) ниже континентальной поверхности, то есть земли, хотя и под горными хребтами, его глубина достигает 43,4 миль (70 километров). Средняя глубина под океанскими бассейнами составляет 4,9 мили (8 километров).
Но Moho не считается прямой однородной линией. Поскольку его глубина различается в зависимости от того, находится ли он под океанической или континентальной корой или смещен надвиговыми разломами, он считается пограничной зоной, где скорость волн быстро увеличивается, примерно в 4 раза.8 миль (7,7 км) в секунду.
Из-за своей глубины Мохо так и не был подтвержден, а это означает, что ученые не пробурили Землю достаточно глубоко, чтобы добраться до слоя между корой и мантией. Бурить так глубоко недешево, и это не самая дружелюбная среда. Температура на этой глубине колеблется от 1 832 до 6 692 градусов по Фаренгейту (от 1 000 до 3 700 градусов по Цельсию), а давления на такой глубине достаточно, чтобы размягчить и расплавить горные породы и буровое оборудование.
На сегодняшний день самая дальняя земля, которую когда-либо копали люди, составляет 40 230 футов (12 262 метра). Отверстие называется Кольской сверхглубокой скважиной. Проект длился 20 лет, инициированный Советами в 1970-х годах, и был остановлен, когда температура достигла 356 градусов по Фаренгейту (180 градусов по Цельсию), что сделало невозможным продолжение работы.
Сегодня ученые продолжают преследовать Мохо. Международная программа исследования океана начала проект M2M или «Moho to Mantle» по сбору образцов мантии Земли. Если им это удастся, это будет первый (и самый глубокий) шаг человечества на Землю.
Интересно
Хотя люди никогда не бурили Мохо, естественные тектонические силы вытолкнули невероятно редкие материалы из Мохо и мантии на поверхность Земли. Примеры можно найти в национальном парке Грос-Морн, объекте наследия в Ньюфаундленде, Канада.