海底钻探记录从地幔中提取岩石并改变了有关生命起源的理论
一个国际研究小组已经完成了从地幔中连续提取 1,268 米岩石的工作。这次行动发生在大西洋中脊地区。该地点是亚特兰蒂斯地块的所在地。该区域呈现出靠近海底的地球深层不同寻常的暴露情况。收集到的材料数量超过了以前在深海区域的勘探记录。高精度设备不间断运行，保证了从深处采集的样本的完整性。
399号探险队的成果发表在科学杂志《科学》上。约翰·利森伯格教授协调了卡迪夫大学材料的分析工作。发现的矿物学结构与学术界建立的理论预测不同。样品表明熔化过程比最初的计算要好得多。这一发现为研究岩浆形成和地球内部机制提供了前所未有的物理证据。
矿物分析改变了对海底火山作用的理解
对岩石圆柱体的实验室检查发现，矿物辉石意外短缺。该材料的镁浓度远高于该深度数学模型规定的浓度。这个特定的比率充当了岩石所支持的极端温度的化石记录。剧烈熔化会在材料到达地壳之前改变其化学性质。专家们开始审查地球内部热行为方程。
绘制化学成分图有助于追踪岩浆的确切路线。样本中识别出的微观通道表明了熔化材料流向海底的路径。海底火山活动是全球大部分火山喷发的原因。对这些天然管道的观察有助于了解深度压力的积累和消散。这项工作详细记录了固体岩石和炽热流体之间的物理转变，这在地质学中是前所未有的。
地幔包含了地球的大部分体积。半固态岩层在数百万年的时间里缓慢流动。来自核心的热量产生对流，负责拖动构造板块。持续的运动会导致地震和火山爆发。直接钻孔为分析该动态系统的主齿轮提供了第一次机会。收集的数据为预测地质断层的行为提供了坚实的基础。
深海化学相互作用为生物学提供线索
从大西洋采集的石头蕴藏着有关早期地球状况的信息。科学家们注意到圆柱形部分中有大量的矿物橄榄石。橄榄石与盐水接触时会发生剧烈反应。自然化学过程释放氢气并形成简单的有机分子。生物学家将这些物质视为原始海洋中单细胞生物发育的基础。
研究员苏珊·Q·朗（Susan Q. Lang）评估了伍兹霍尔海洋研究所样本的天体生物学潜力。她发现亚特兰蒂斯地块的岩石保持着与数十亿年前地球上存在的物质相似的化学特征。当前的大陆有非常不同且经过加工的岩石。获取原始材料就像地质时间机器一样。实验室可以使用这些碎片绝对精确地模拟古代海洋。
橄榄石与海水相互作用产生的能量为极端生命形成了有利的环境。热液喷口是无需阳光即可生存的生态系统的家园。微生物利用岩石释放的氢作为其生存的主要燃料。
- 提取的岩石结构中橄榄石含量很高。
- 熔化速率高于以前的地质计算。
- 微观通道显示岩浆上升的路径。
- 与盐水接触时发生化学反应释放氢气。
- 深海火山活动的模式与大陆喷发不同。
记录这些反应有助于航天机构在太阳系冰冷的卫星上寻找生命。地球海底充当行星际任务的模拟实验室。洋壳充当温暖的内陆和寒冷的海洋之间的化学过滤器。对样本的研究扩大了天体生物学的范围，并将焦点转向高压和无光环境。
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构造板块动力学和熔岩冷却
位于海底的火山与大陆山脉的物理规则不同。水柱的压力和立即冷却改变了熔岩的凝固。该地区喷发的地幔岩石经历了独特的矿物分馏。辉石的缺乏证明了岩浆成分在穿过薄洋壳上升过程中的损失。与原始状态相比，该材料到达海床时的密度已完全改变。
大西洋中脊就像海洋中部的一个巨大裂谷，构造板块不断地分开。分离打开的空间允许热地幔上升以填充间隙。与数千米深的冰水接触形成了新的地壳。这次探险的目标正是从深处出现新鲜物质的地方。数据整合可以准确校准全球研究机构的地震传感器。
从海洋裂缝中逸出的热能流调节深水的温度。海洋学家利用这些信息来了解洋流的循环。新形成的火山物质还支持基于化学合成的复杂食物链。了解这种热循环和生物循环直接取决于对从地幔中提取的岩石的分析。
海军技术实现极端深度提取
在海底进行超过一公里的钻探需要复杂的工程设备。 JOIDES Resolution 号研究船是国际团队的行动基地。该船具有动态定位系统，能够使结构在钻井点上方保持不动。发动机实时补偿波浪和海流的强度。绝对的稳定性防止金属棒在数月的连续工作中断裂。
这次探险的最大挑战是将完整的岩石圆柱体运输到船的甲板上。地幔和地表之间巨大的压力和温度差异往往会导致样本破碎。工程师制造了特殊的钻头和保护壳，以保持材料的结构完整性。保留岩层的精确顺序可确保年代分析的有效性。科学家们将圆柱体切成薄片，在船上实验室中一毫米一毫米地研究矿物的转变。
399 号探险的成功为海洋地质学定义了新的操作协议。大西洋任务中改进的技术将应用于未来对其他构造断层的钻探尝试。该设备能够承受极热和持续的摩擦，没有发生灾难性故障。科学界组织向地壳更薄的地区派遣钻探船。技术进步使研究人员更加接近地壳和地幔之间的确切边界。
