Maan vaippa on geosfäärin osa, joka sijaitsee maankuoren ja ytimen välissä. Se sisältää suuren osan planeetan koko aineesta. Vaipan tutkiminen on tärkeää paitsi maan sisäisen rakenteen ymmärtämisen kann alta. Se voi valaista planeetan muodostumista, antaa pääsyn harvinaisiin yhdisteisiin ja kiviin, auttaa ymmärtämään maanjäristysten mekanismia ja litosfäärilevyjen liikettä. Tietojen saaminen vaipan koostumuksesta ja ominaisuuksista ei kuitenkaan ole helppoa. Ihmiset eivät vielä osaa porata niin syviä kaivoja. Maan vaippaa tutkitaan nykyään pääasiassa seismisten a altojen avulla. Ja myös mallintamalla laboratoriossa.
Maan rakenne: vaippa, ydin ja kuori
Nykyaikaisten käsitysten mukaan planeettamme sisäinen rakenne on jaettu useisiin kerroksiin. Ylempi on maankuori, sitten vaippa ja maan ydin. Kuori on kova kuori, joka on jaettu v altamereen ja mannermaiseen. Maan vaipan erottaa siitä niin sanottu rajaMohorovicic (nimetty sen sijainnin määrittäneen kroatialaisen seismologin mukaan), jolle on ominaista seismisten puristusa altojen nopeuksien äkillinen nousu.
Vaipan osuus planeetan massasta on noin 67 %. Nykyaikaisten tietojen mukaan se voidaan jakaa kahteen kerrokseen: ylempi ja alempi. Ensimmäisessä erotetaan myös Golitsyn-kerros tai keskivaippa, joka on siirtymävyöhyke ylemmästä alempaan. Yleensä vaippa ulottuu 30 - 2900 km.
Planeetan ydin koostuu nykyaikaisten tutkijoiden mukaan pääasiassa rauta-nikkeli-seoksesta. Se on myös jaettu kahteen osaan. Sisäydin on kiinteä, sen säde on arviolta 1300 km. Ulkoinen - nestemäinen, sen säde on 2200 km. Näiden osien väliin on erotettu siirtymäalue.
Litosfääri
Maapallon kuorta ja ylävaippaa yhdistää käsite "litosfääri". Se on kova kuori, jossa on vakaat ja liikkuvat alueet. Planeetan kiinteä kuori koostuu litosfäärilevyistä, joiden oletetaan liikkuvan astenosfäärin läpi - melko plastinen kerros, luultavasti viskoosi ja erittäin kuumennettu neste. Se on osa ylempää vaippaa. On huomattava, että seismologiset tutkimukset eivät vahvista astenosfäärin olemassaoloa jatkuvana viskoosina kuorena. Planeetan rakenteen tutkiminen antaa meille mahdollisuuden tunnistaa useita samanlaisia pystysuunnassa sijaitsevia kerroksia. Vaakasuunnassa astenosfääri ilmeisesti katkeaa jatkuvasti.
Vaipan tutkimusmenetelmät
Kuoren alla olevat kerrokset eivät ole ulottuvillaopiskella. V altava syvyys, jatkuva lämpötilan nousu ja tiheyden kasvu ovat vakava ongelma saada tietoa vaipan ja ytimen koostumuksesta. On kuitenkin mahdollista kuvitella planeetan rakennetta. Vaippaa tutkittaessa geofysikaalisista tiedoista tulee pääasiallinen tietolähde. Seismisten a altojen nopeus, sähkönjohtavuus ja painovoima antavat tutkijoille mahdollisuuden tehdä oletuksia alla olevien kerrosten koostumuksesta ja muista ominaisuuksista.
Lisäksi jotain tietoa voidaan saada magmaisista kivistä ja vaippakiven palasista. Jälkimmäisiin kuuluu timantteja, jotka voivat kertoa paljon jopa alemmasta vaipasta. Vaippakiviä löytyy myös maankuoresta. Heidän tutkimuksensa auttaa ymmärtämään vaipan koostumusta. Ne eivät kuitenkaan korvaa suoraan syvistä kerroksista otettuja näytteitä, koska kuoressa tapahtuvien erilaisten prosessien seurauksena niiden koostumus on erilainen kuin vaipan.
Earth's Mantle: Koostumus
Meteoriitit ovat toinen tietolähde siitä, mikä vaippa on. Nykyaikaisten käsitysten mukaan kondriitit (planeetan yleisin meteoriittiryhmä) ovat koostumukseltaan lähellä maan vaippaa.
Sen oletetaan sisältävän elementtejä, jotka olivat kiinteässä tilassa tai olivat kiinteässä tilassa planeetan muodostumisen aikana. Näitä ovat pii, rauta, magnesium, happi ja jotkut muut. Vaipassa ne yhdistyvät piidioksidin kanssa muodostaen silikaatteja. ATmagnesiumsilikaatit sijaitsevat yläkerroksessa, rautasilikaatin määrä kasvaa syvyyden myötä. Alemmassa vaipassa nämä yhdisteet hajoavat oksideiksi (SiO2, MgO, FeO).
Erityisen kiinnostavia tutkijoita ovat kivet, joita ei löydy maankuoresta. Oletetaan, että vaipassa on monia tällaisia yhdisteitä (grospidiitit, karbonatiitit jne.).
Tasot
Katsotaanpa lähemmin vaippakerrosten pituutta. Tiedemiesten mukaan ylemmät sijaitsevat noin 30-400 kilometrin etäisyydellä maan pinnasta. Seuraava on siirtymävyöhyke, joka menee syvemmälle vielä 250 km. Seuraava kerros on pohja. Sen raja sijaitsee noin 2900 km:n syvyydessä ja on kosketuksessa planeetan ulkoytimen kanssa.
Paine ja lämpötila
Kun siirryt syvemmälle planeetalle, lämpötila nousee. Maan vaippa on erittäin korkean paineen alainen. Astenosfäärivyöhykkeellä lämpötilan vaikutus on suurempi, joten tässä aine on niin sanotussa amorfisessa tai puolisulassa tilassa. Syvemmin paineen alaisena se muuttuu kiinteäksi.
Vaipan ja Mohorovicin rajan tutkimukset
Maan vaippa kummittelee tiedemiehiä melko pitkään. Laboratorioissa tehdään kokeita kivillä, jotka oletettavasti ovat osa ylä- ja alakerrosta, jolloin voimme ymmärtää vaipan koostumusta ja ominaisuuksia. Siten japanilaiset tutkijat havaitsivat, että alempi kerros sisältää suuren määrän piitä. Ylävaippa sisältää vesivarantoja. Hän tuleemaankuoreen ja myös tunkeutuu täältä pintaan.
Mohorovicin pinta on erityisen kiinnostava, jonka luonnetta ei täysin ymmärretä. Seismologiset tutkimukset viittaavat siihen, että 410 km:n tasolla pinnan alla tapahtuu kivien metamorfinen muutos (ne tihenevät), mikä ilmenee a altojen nopeuden jyrkänä lisääntymisenä. Oletetaan, että Mohorovićin rajan alueen bas alttikivet muuttuvat eklogiitiksi. Tässä tapauksessa vaipan tiheys kasvaa noin 30%. On olemassa toinen versio, jonka mukaan seismisten a altojen nopeuden muutoksen syy on kivien koostumuksen muutos.
Cikyu Hakken
Vuonna 2005 Japanissa rakennettiin erikoisvarusteltu Chikyu-laiva. Hänen tehtävänsä on tehdä ennätyssyvä kaivo Tyynenmeren pohjaan. Tutkijat ehdottavat näytteiden ottamista ylävaipan ja Mohorovichic-rajan kivistä saadakseen vastauksia moniin planeetan rakenteeseen liittyviin kysymyksiin. Projekti on suunniteltu vuodelle 2020.
On huomattava, että tutkijat eivät ole vain kiinnittäneet huomiota v altameren syvyyksiin. Tutkimusten mukaan merien pohjan kuoren paksuus on paljon pienempi kuin mantereilla. Ero on merkittävä: v altameren vesipatsaan alla on vain 5 km voittaa magma joillakin alueilla, kun taas maalla tämä luku nousee 30 km:iin.
Nyt laiva toimii jo: näytteitä syvästä hiilisaumasta on vastaanotettu. Hankkeen päätavoitteen toteuttaminen mahdollistaa sen ymmärtämisen, miten Maan vaippa on järjestetty, mitäaineet ja alkuaineet muodostavat sen siirtymävyöhykkeen sekä selvittääkseen elämän leviämisen alarajan planeetalla.
Ymmärryksemme Maan rakenteesta on kaukana täydellisestä. Syynä tähän on vaikeus tunkeutua suolistoon. Tekninen kehitys ei kuitenkaan pysähdy. Tieteen edistyminen viittaa siihen, että saamme lähitulevaisuudessa tietää paljon enemmän vaipan ominaisuuksista.
