对海洋最深渊钻探结果将会超出现有认知:揭晓地球谜团

时间:2020-03-25 14:02:45       来源:新浪科技

近期,一支科学家小组乘船来到新西兰南部海域,他们调查恐龙灭绝的重要线索,并试图预测未来地球的发展。

他们试图通过钻探地壳揭晓地球历史事件谜团,采集海底沉积层样本和南太平洋海底远古岩石样本,基于这些样本,科学家正在探索一些最长期、最紧迫的问题:恐龙灭绝后发生了什么?当地球急剧变暖或者变冷的时候,生命形式会发生什么变化?数百万年的地球历史能告诉我们未来地球的发展?

海洋深渊或将揭晓地球谜团

美国俄勒冈州立大学海洋地质学教授安东尼·科普斯(Anthony Koppers)解释称,海洋演变、地球环境和气候记录都保存在海洋沉积物中。

对海床沉积物进行钻探可能触及海洋地壳层,科普斯表示,钻到海洋地壳的一个优势是它大约有7公里厚度,而陆地地壳厚度是海洋地壳的数倍,海底钻探可以在邻近地幔区域采集样本。

科普斯说:“通过海底钻探活动,我们可以在行星尺度上了解行星如何演变,事实上这是一个关于地球生命起源的基本问题,该研究可延伸适用于任何星球。”

20世纪50年代末至60年代初,美国通过“莫霍尔计划(Project Mohole)”在地壳底部进行钻探,从而开始了海洋钻探科学研究,当时钻探活动并未到达地壳,最大深度为183米。2019年,日本海洋勘测船Chikyu号在海底最大钻探深度为3250米。

目前钻探上地幔的计划仍然遥遥无期,但是科普斯强调称,我们不要沉迷于钻探深度的“数字游戏”,钻探海底深洞并不是关注焦点,对海底沉积层物质的深入分析或将揭晓一些地球历史谜团。

海洋钻探可为板块构造理论(构成地球岩石外层的板块运动)提供证据,揭示北极远古时期曾处于亚热带气候,北极海底存在冰冻甲烷水合物——可燃冰,此外,海底深处可能隐藏着一些神秘的微生物。

海洋钻探产生的问题多于答案

科普斯说:“我们仅在海底地壳处非常浅的区域进行钻探,在过去的50年里,我们逐渐产生新的认识,但实际上,在海洋钻探过程中产生的问题远远多于答案。”

目前,科普斯和海洋钻探团队正在为实现真实的科学突破奠定基础,这也是每位古海洋学家梦寐以求的科学发现!几十年以来,拥有41年海洋钻探史的石油钻探船“JOIDES Resolution”号一直是深海钻探活动的主要船只。

为了进行国际海洋探索计划(IODP)研究,“JOIDES Resolution”号最后一次任务是航行至新西兰南部坎贝尔海台(Campbell Plateau)海域,此次航行的118名工作人员中包括:罗格斯大学海底沉积学家、博士后劳拉·海恩斯(Laura Haynes)、哈佛大学物理学家伊丽莎白·西伯特(Elizabeth Sibert)。

海恩斯说:“在JOIDES Resolution号上航行是每位古海洋学家梦寐以求的事情,我们一直期待这个机会,差不多已等待10年了!”

一周工作7天,每天轮班12小时,持续工作60天,对于30名海洋科学家而言,这可不是一次轻松的航行,IODP计划科学服务部主管布拉德·克莱门特(Brad Clement)说:“我们的海洋探索一直未间断,此次航行没有港口停靠,工作人员也没有饮酒,钻探工作是全天候进行的,9.5米长的海底岩芯样本带到地面之后立即进行研究分析,之后对岩芯进行纵向剖析,储存在冰箱中便于进一步研究使用。”

科普斯表示,这艘海洋探测船可以在两个月的时间里钻探大约7公里深的海底沉积物,非常幸运的是,我们能够钻探穿过1公里厚的最坚硬地壳层。

研究小组能够钻探至足够深的海底地壳层,发现古新世-始新世热量最大值的可靠证据,这是发生在大约5550万年前的一个全球变暖事件,海恩斯说:“这是洞悉人类活动所致气候变化的最佳分析数据,此次海洋勘测的计划包括:了解地球生命如何应对全球性重大变化,例如:全球性气候转暖或者转冷,以及物种大灭绝事件。”

据悉,伊丽莎白已参与了一项关于恐龙大灭绝的研究,该研究报告将于今年上半年发表,研究报告数据基于2012年海底采集的岩芯样本,该项研究发现了6600万年前小行星碰撞现今墨西哥尤卡坦半岛导致恐龙灭绝的可靠证据。

长期计划

当前海洋钻探活动仍存在诸多问题,例如:二氧化碳如何在海底地幔层发生相互作用,理解这一点将有助于研究海洋地壳在未来碳隔离中扮演着何种角色。

在IODP为未来30年规划的科学项目中,有一项是探索地球海洋深处,其中一个目标是探测器到达上地幔层。科普斯评估称,钻透7公里厚的地壳层需要一年以上的时间,同时,选择夏威夷岛附近几个钻探地点仍亟待探讨。

莱门特解释称,最大的挑战是,海底钻探时温度非常高,压力非常大,每次将钻探管从海底拉出来时,钻洞就会自动闭合,我们掌握海底深层钻探技术仍需10-20年才能实现。

西伯特指出,研究小组非常高兴研究6600万年前恐龙大灭绝“重置按钮”启动之后新生代开始的证据,以及始新世-渐新世的分界线,分析什么时候冰原成为南极洲永久特征。我们发现了一些未曾预测的重大发现,进行海洋钻探,你永远不知道你会获得怎样的发现,直到这些研究结果出现在勘测船上。

作者.叶倾城