Itt a földköpeny kőzete! De akkor mit adhat az új Mohole projekt, miért kell lefúrnunk?

Igen, itt a földköpeny kőzete!! A Kutatók Éjszakája Vulkán nap programján a budapesti Műjégpályán tartott központi rendezvényen sokan megtekinthették, megfoghatták a zöld színű peridotit kőzetet, ami mintegy 50-60 km mélységből származik. Ez csak egy a sok közül, amit a bazaltos magma hozott fel és amelynek tanulmányozásával sok mindent megtudtunk a térségünk alatti felső földköpenyről, a litoszféra alsó részéről.
Nos, akkor miért is kell egy milliárd dollárt költeni azért, hogy lefúrjunk a földköpenybe, kérdezheti olvasónk. Természetesen nem azért, hogy onnan "talajmintát" vegyünk, mert hogy a talaj csupán a földkéreg legeslegkülső, laza, termékeny rétegét képviseli, vastagsága nem több mint legfeljebb néhány méter! Ez alatt már kemény kőzetek vannak, a cél tehát, hogy e kemény kőzetrétegen átfúrjanak addig, amíg el nem érik a földköpenyt! Mindenek előtt tisztázni kell azt, hogy a fúrásnak nem az a célja, hogy elsőként vegyünk mintát a földköpenyből és megismerjük milyen kőzet van ott! Ezt tudjuk, hiszen az elmúlt pénteken is sokan láthatták saját szemükkel a zöld kőzetet. Tudjuk azért, mert számos földköpenyből érkező magma sodor kisebb-nagyobb kőzetdarabot magával és hozza azokat a felszínre. Ilyen kőzetzárványokat (xenolitok) számos helyen találhatunk a Kárpát-medence bazalt területein is. Másrészt a szerkezeti mozgások miatt néhány helyen a felszínre bukkan az egykori földköpeny kőzete és akár hosszan sétálhatunk mellette. Ez utóbbira példa a spanyol Ronda, az olaszországi Lanzo vagy a marokkói Beni Bousera. A kérdés tehát továbbra is az, hogy akkor minek az igyekezet, a tömérdek pénz beleölése ebbe a projektbe?

A földköpeny zöld peridotit kőzete robbanásos vulkáni működés képződményében (Káli-medence) és lávakőzetben (Persány-hg.)

Gyorsan le kell szögeznem, igen, ennek a kutatásnak van értelme, igen, megéri az óriási anyagi befektetést! A Mohole projekt 1957-ben indult, amikor a lemeztektonikai elmélet egyik legnagyobb alakja Harry Hess, valamint egy másik fantasztikus nagy kutató elme, Walter Munk egy beszélgetés során arra jutott, hogy valami nagyon nagyot, valami igazán újszerű kutatást kellene végezni: "fúrjunk bele a földköpenybe"! A projektre megszerezve az amerikai kormány támogatását megkezdték a fúrást a Guadalupe sziget mellett. Közel 4000 méter vízmélységben átfúrták a tengeri üledéket és behatoltak az óceáni földkéreg kőzetanyagába, ahonnan elsőként vettek mintát. Bár a tudományos érték - különösen az akkori időben - hatalmas volt, a projekt, anyagi okokból, nem folytatódhatott tovább.
Az ötlet azonban nem halt el és közel négy évtized után újra összeálltak kutatók, hogy meggyőzzék a döntéshozókat, hogy támogassák e kutatási projektet. Közel egy évtizedes előkészítő munka, számos workshop előzte meg a projekt végleges tervének elkészülését. A terv még a 21. század technológiailag fejlett körülményei között is szédítő: valahogy úgy kell elképzelni, mintha egy emberi hajszálhoz hasonló vékonyságú acélszálat akarnának leereszteni egy mély úszómedencébe, aztán betalálni vele egy 1/10 mm széles gyűszűbe és néhány méter befúrni a medence talapzatába. Nem véletlen, hogy sokan úgy vélik, mindez technológiailag jóval nagyobb kihívás, mint akár a Holdra szállás előkészítése volt! 2011-re azonban már minden készen állt. A szakemberek kidolgozták a technológiai háttért, megtalálták az alkalmas fúróhajót, a japán Chikyu személyében, amelyik képes akár 10 km összhosszúságú fúrócsövet szállítani és stabilan leereszteni a mélybe! A 2011-es Tohoku földrengés egy időre megakasztotta a programot, mert más feladatra kellett bevetni a kutató- és fúróhajót, azonban úgy tűnik most már valóban indulhat a projekt, ami feltehetően több mint egy évtizedig tart - igen, a földköpeny kőzetét feltehetően 2020 körül érik majd csak el!

A Chikyu fúróhajó, ami a 21. század egyik legfantasztikusabb kutatását hivatott kiszolgálni. Forrás: Shizuoka egyetem

Mi a tudományos célja ennek az óriási vállalkozásnak, mit adhat többet mint a peridotit xenolitok, a peridotit masszívumok kutatásai? A leglényegesebb pont, hogy a földköpeny kőzetét helyben mintázza meg! Ez azt jelenti, hogy ez a minta lesz a legfrissebb kőzetdarab a földköpenyből, mivel azon nem tükröződik a forró magmával való kölcsönhatás, a földfelszíni átalakulás stb. Egy másik nagyon fontos pont pedig az, hogy ezzel a földköpeny egy olyan része vizsgálható, ami nem is olyan rég még az asztenoszféra, azaz a lassú konvektív mozgásra képes földköpeny anyagát alkotta! A fúrást ugyanis olyan helyre jelölték ki, ahol viszonylag gyors a kőzetlemezek mozgása (átlagosan kb. 8 cm évente). Ez azt jelenti, hogy a földkéreg alatti földköpeny kőzet néhány tíz millió éve még az óceáni hátság alatti földköpenyt képviselte! Itt van tehát a kulcspontja a projektnek! A bazaltokban lévő peridotit xenolitok jelentős része a kontinentális litoszféra alsó részéből származik, olyan földköpeny anyagból, ami már nagyon régen elkülönült a konvektív földköpeny anyagától és amit azóta sok további hatás ért. A peridotit masszívumok is több-kevesebb átalakuláson mentek keresztül, azonban az új Mohole program (MoHole To the Mantle, azaz M2M) megcélzott földköpeny területe olyan, amelyik nem is olyan régen még a Föld egyik legmegrendítőbb eseményének volt részese: az óceáni kéreg keletkezésének! Jelenleg ez a folyamat a Föld óceáni hátságai mentén, mintegy 70 ezer kilométer hosszban zajlik. E folyamat mintegy 200 millió évente újrateremti a Föld külső kéreganyagának kb. 60 százalékát! Innentől kezdve természetes, hogy a kutatók olyannyira várják az első kőzetmintát, mint ahogy a Holdról! A kutatás révén első alkalommal lesz lehetőség, hogy folyamatos fúrási szelvénnyel átszeljék a földkéreg és földköpeny határát, a Moho-felületet, amit csupán a földrengéshullámok sebesség változása alapján húznak meg a geofizikusok. Hol van azonban a kőzettani földköpeny-földkéreg határ, vajon egybeesik-e a szeizmikus Moho-val? Milyen a kőzettani változás, folyamatos vagy éles? Hogyan történik a földkéreg születése és gyarapodása? A vizsgálatok ezekre a kérdésekre is keresik a választ! A folyamatos magfúrás fantasztikus új ismereteket adhat az óceáni földkéregről, annak szerkezetéről, kőzettani változásáról. A kőzetekből kiolvasható a magmás kőzetképződés folyamata, mi zajlik az óceáni hátságok alatt, hogyan válik el a tengeralatti felszínre nyomuló bazaltos magma és mi marad a felszín alatti magmakamrában? Hogyan zajlik a friss kőzettest és a tengervíz kölcsönhatása? Meddig nyomozható az élet a földkéreg anyagában?
Természetesen kiemelt kérdés maga a földköpeny kőzetének tulajdonságai: homogén vagy változatos, milyen benne a kémiai elemek eloszlása, különösen az illékony elemeké és vegyületeké, mint a víz és a széndioxid. Ez utóbbiak nagy szerepet kaptak a Föld korai fejlődése során a légkör, a hidroszféra és önmagának az élet kialakításában. Vajon mekkora mennyiségben, milyen eloszlásban vannak most a földköpenyben? A megcélzott földköpeny anyag földtanilag nem is olyan rég még részese volt egy kiterjedt olvadási folyamatnak, a kőzet az olvadás után visszamaradt anyagot képviseli. Mi olvasható ki ebből, vajon hogyan zajlik a magmaképződés és feláramlás az óceáni hátságok alatt?
Sorolhatnánk még sok-sok izgalmas tudományos kérdést, amelyek megválaszolása hozzásegíthet jobban megérteni bolygónk dinamikus folyamatait, a kémiai elemek és vegyületek, köztük a víz és szén körforgását. Van értelme? Hát hogyne volna! Meggyőződésem, hogy a projekt tudományos értéke összevethető - ha nem haladja meg - a Hold és a Mars kutatásának céljait. Ha elindul a fúrás, akkor évtizedekig újabb és újabb vizsgálandó anyagokat, újabb és újabb kérdéseket ad a tudománynak. Ez pedig motorja lehet a fejlődésnek és olyan technológiai újításokat is hozhat, ami alapvetően meghatározhatja a 21. század tudományát úgy, ahogy ezt a Hold kutatás is megtette új vizsgálati módszerek, új berendezések kialakításával.

Harry Hess magyarázza a Mohole projekt lényegét 1958-ban. Forrás: Nature

Végül, nem fejezhetjük be e rövid eszmefuttatást másként, mint Harry Hess egyszerű szavaival, aki 1958 áprilisában az amerikai tudományos akadémián többek között a következőképpen fejezte be érvelését a Mohole projekt mellett: "Lehet, hogy egy fúrás alapján nem fogunk annyi minden újat megtudni a földköpenyről, amennyit szeretnénk. Azonban, azoknak akik ez alapján ellenzik a projektet, azt mondom, ha nincs első fúrás, akkor nem lesz második és nem lesz tizedik vagy századik sem. Valamikor el kell kezdenünk!"