U nedavno objavljenom radu u znanstvenom časopisu Science opisuje se kako su istraživači na kraju jedne važne međunarodne misije došli do fascinantnog otkrića. Izvadili su gotovo neprekinuti uzorak stijene nalik zelenom mramoru s dubine od 1268 metara iz područja gdje se Zemljin plašt, debeli unutarnji sloj koji čini više od 80 posto ukupne mase planeta, probio kroz morsko dno. I tu se otvorila mogućnost da se steknu nove spoznaje o procesima koji su doveli do formiranja Zemljine kore. Nakon ovog dostignuća postavlja se pitanje kada će konačno nastupiti sljedeći korak u istraživanju Zemljine kore i plašta, odnosno prelazak barijere koja je nazvana po jednom našem legendarnom znanstveniku.
– Imali smo u glavi priču o tome kako bi ovakva stijena trebala izgledati, ali potpuno je drugačije kada je i vidite – kaže za Nature Natsue Abe, petrologinja u Japanskoj agenciji za znanost i tehnologiju mora i Zemlje u Yokohami.
Riječ je, dakle, o komadu Zemljina plašta do sada izvađenom s najveće dubine. Vrhunac je to misije International Ocean Discovery Program koja je trajala cijelo desetljeće, a nakon čijeg će se završetka umiroviti njezin 'admiralski brod' JOIDES Resolution. Razlog je jasan – američki National Science Foundation ne može više plaćati 72 milijuna dolara, koliko stoji održavanje ovako opremljenog broda. Stoga će se on vratiti privatnoj kompaniji u čijem je zapravo vlasništvu.
No ovo je dostignuće bitno jer je Zemljin plašt teško uzorkovati, a većina naših izravnih informacija o njemu dolazi iz stijena iskopanih s dna oceana ili iz drevnog plašta izbačenog na koru u obliku ofiolita. Ofioliti su znakovita stijenska sekvencija na kopnu, poznata i kao zmijska stijena, jer njihov opći izgled i boja podsjećaju na zmijsku kožu. Ofioliti se, u pravilu, nalaze u građi ulančanog gorja. Sastoje se od dubokomorskih, dakle oceanskih sedimenata i magmatskih stijena, što je slično sastavu oceanske kore i upućuje na pretpostavku da ofioliti potječu od oceanske litosfere.
U uvodniku spomenutog rada pojašnjava se i zašto je važno doznati što više o Zemljinu plaštu. Gornji plašt kritičan je za naše razumijevanje zemaljskog magmatizma, formiranja kore i kruženja elemenata između Zemljine čvrste unutrašnjosti, hidrosfere, atmosfere i biosfere. O sastavu i evoluciji plašta zaključci se prvenstveno donose površinskim uzorkovanjem i neizravnim metodama. Oceanska kora, vrsta kore koja se, kako joj ime sugerira, uglavnom nalazi ispod Zemljinih mora, a ne njenih kontinenata, uglavnom se sastoji od guste, vulkanske stijene koja se naziva bazalt. U opisu procesa nastanka tog dijela kore kaže se kako je oceanska kora mnogo je tanja i mlađa od kontinentalne kore, jer se stijene kontinuirano recikliraju pomicanjem tektonskih ploča. Bazalt nastaje kada se magma gura kroz podmorske pukotine duž formacija koje se nazivaju srednjooceanski hrptovi. Sama magma potječe od procesa djelomičnog taljenja u plaštu, koji se uglavnom sastoji od prozirnozelenih minerala bogatih magnezijem. Obično samo magma izbija na morsko dno, ali na nekim mjestima stijena plašta također dođe do površine, gdje stupa u interakciju s morskom vodom u reakciji koja se naziva serpentinizacija. To mijenja strukturu stijene, dajući joj izgled mramora, i oslobađa razne tvari, uključujući vodik.
U svibnju 2023. JOIDES Resolution, koji je dugačak 143 metra i opremljen je dizalicom visokom 62 metra, došao je do podvodne planine zvane Atlantis Massif, smještene zapadno od srednjooceanskog hrpta Atlantika. Znanstvenici na brodu odlučili su bušiti u Lost Cityju, mjestu na južnoj strani tog masiva. Kada su znanstvenici detaljno ispitali strukturu stijene, primijetili su 'kose karakteristike', odnosno shvatili da se radi upravo o stijenama plašta. Stijena plašta također je bila prošarana drugim vrstama stijena u jezgrama, što sugerira da granica plašta i kore nije tako precizno strukturirana kao što seizmološki podaci obično pokazuju.
Iako ovo dostignuće očito jest važno jer je stijena izvađena s najveće dubine, u Natureu podsjećaju da ostaje još jedan korak u istraživanju Zemljine kore koji znanstvenici još nisu savladali. I on se zove Mohorovičićev diskontinuitet, znan i kao Moho. Našeg uglednog geofizičara prof. dr. sc. Hrvoja Tkalčića s Australskog nacionalnog sveučilišta zamolili smo da nam objasni o čemu se točno radi.
– Postoji više načina da se definira Mohorovičićev diskontinuitet, iliti Moho, a od svih nama je najzanimljivija seizmološka definicija. Diskontinuitet ovdje označava dubinu na kojoj dolazi do naglog umjesto postupnog porasta brzina širenja seizmičkih valova. Taj diskontinuitet je ujedno granica između kore i plašta Zemlje. Plašt je gušći od kore pa se seizmički valovi kroz njega gibaju znatno brže. A Mohorovičićev je u čast našeg znanstvenika Andrije Mohorovičića koji ga je otkrio seizmološkom analizom nakon Pokupskog potresa iz 1909. godine. On je pokazao da je dubina tog diskontinuiteta, odnosno debljina Zemljine kore ispod našeg dijela Europe 54 km. U kasnijim istraživanjima pokazalo se da je debljina kore ispod oceana samo desetak kilometara, a ispod Himalaje čak i do 80 km. I drugi planeti imaju koru, a granična ploha između kore i plašta i tamo se naziva Mohorovičićev diskontinuitet – kaže prof. Tkalčić.
Mohorovičićev diskontinuitet do danas nije probijen, ostaje jednim od nedostižnih znanstvenih dostignuća koja se još moraju doseći kako bi se došlo do pobližih spoznaja o Zemljinoj kori i plaštu. Kada bi se u tome uspjelo, omogućio bi se pristup netaknutoj stijeni plašta koja nije reagirala s morskom vodom.
– Još nismo probušili pravi plašt – kaže prof. Abe. "Neočekivano glatko bušenje u Lost Cityju dobar je znak za te buduće pokušaje, koje bi mogao izvesti japanski istraživački brod Chikyū – dodaje ova japanska znanstvenica.– Pokušavalo se bušenjem doći do Moha i plašta Zemlje u više navrata, ali to je završavalo neuspjehom. Najviše zbog toga što još nemamo tehnologiju da bušimo tako duboko. No zbog činjenice da je oceanska kora tanja od kontinentalne, većina nastojanja da se Moho probije bila su vezana uz bušenje iz broda kroz oceansko dno, kao što je to slučaj u ovom radu. Japanski istraživački brod Chikyū napravljen je upravo za tu svrhu – kaže prof. Tkalčić.
Sam Andrija Mohorovičić došao je do ove spoznaje 1909. godine. Nedosanjani san geologije tako nosi ime po našem znanstveniku, a izgleda da će tako biti barem još neko vrijeme iako je misija broda Chikyū pokrenuta upravo s ambicijom da se probije Moho barijera, odnosno radi se o najambicioznijem takvom projektu. Zanimljivo je i kako je 60-ih godina vođena utrka slična svemirskoj, između SSSR-a i SAD-a. Američki Project Mohole nije uspio, ali Rusi, tadašnji Sovjeti, postavili su svojevrstan rekord u ovom nastojanju na poluotoku Kola gdje su uspjeli bušiti do dubine nešto veće od 12 km.
