Naše planeta se skládá ze tří hlavních částí (geosfér). Jádro se nachází ve středu, nad ním se rozprostírá hustý a viskózní plášť a dosti tenká kůra je nejsvrchnější vrstvou pevného tělesa Země. Hranice mezi kůrou a pláštěm se nazývá Mohorovichický povrch. Hloubka jeho výskytu není v různých oblastech stejná: pod kontinentální kůrou může dosáhnout 70 km, pod oceánskou - pouze asi 10. Jaká je tato hranice, co o ní víme a co nevíme, ale můžeme předpokládat?
Začněme historií problému.
Otevření
Počátek 20. století byl poznamenán rozvojem vědecké seismologie. Série silných zemětřesení, která měla ničivé následky, přispěla k systematickému studiu tohoto impozantního přírodního jevu. Začala katalogizace a mapování zdrojů přístrojově zaznamenaných zemětřesení a začaly se aktivně studovat vlastnosti seismických vln. Rychlost jejich šíření závisí na hustotě a elasticitěprostředí, které umožňuje získat informace o vlastnostech hornin v útrobách planety.
Otevření na sebe nenechalo dlouho čekat. V roce 1909 zpracoval jugoslávský (chorvatský) geofyzik Andrija Mohorovichic data o zemětřesení v Chorvatsku. Bylo zjištěno, že seismogramy takových mělkých zemětřesení, získané na stanicích vzdálených od epicentra, nesou dva (nebo i více) signálů z jednoho zemětřesení – přímý a lomený. Ten svědčil o prudkém (z 6,7-7,4 na 7,9-8,2 km/s u podélných vln) zvýšení rychlosti. Vědec spojil tento jev s přítomností určité hranice oddělující vrstvy podloží s různou hustotou: hlouběji umístěný plášť obsahující husté horniny a kůra - horní vrstva, složená z lehčích hornin.
Na počest objevitele bylo rozhraní mezi kůrou a pláštěm pojmenováno po něm a již více než sto let je známé jako Mohorovičova (nebo jednoduše Moho) hranice.
Hustota hornin oddělených Moho se také náhle mění - z 2,8-2,9 na 3,2-3,3 g/cm3. Není pochyb o tom, že tyto rozdíly svědčí o různém chemickém složení.
Pokusy dostat se přímo na dno zemské kůry však zatím selhaly.
Projekt Mohole – začínáme přes oceán
První pokus dostat se k plášti provedly USA v letech 1961-1966. Projekt dostal název Mohole – ze slov Moho a hole „díra, díra“. Mělo se dosáhnout cíle vrtáním dna oceánu,vyrobeno z testovací plovoucí platformy.
Projekt se dostal do vážných potíží, finanční prostředky byly přečerpány a po dokončení první fáze prací byl Mohol uzavřen. Výsledky experimentu: bylo vyvrtáno pět vrtů, vzorky hornin byly získány z čedičové vrstvy oceánské kůry. Podařilo se nám vrtat do dna v hloubce 183 m.
Kola Superdeep – provrtejte se kontinentem
Do dnešního dne nebyl její rekord překonán. Nejhlubší výzkum a nejhlubší vertikální vrt byl položen v roce 1970, práce na něm probíhaly s přestávkami až do roku 1991. Projekt měl mnoho vědeckých a technických úkolů, některé z nich byly úspěšně vyřešeny, byly vytěženy unikátní vzorky hornin kontinentální kůry (celková délka jader přes 4 km). Kromě toho byla během vrtání získána řada nových neočekávaných údajů.
Objasnění povahy Moho a stanovení složení horních vrstev pláště patřilo k úkolům Kolské superhlubiny, ale studna nedosáhla pláště. Vrtání se zastavilo v hloubce 12 262 ma již nebylo obnoveno.
Moderní projekty jsou stále za oceánem
Navzdory dalším výzvám hlubinných vrtů plánují současné programy dosáhnout hranice Moho přes dno oceánu, protože zemská kůra je zde mnohem tenčí.
V současné době nemůže žádná země provést tak rozsáhlý projekt, jako je ultrahluboké vrty, které by samy dosáhly až na střechu pláště. Od roku 2013 v rámci Mezinárodního programuIODP (International Ocean Discovery Program: Exploring the Earth Under the Sea) realizuje projekt Mohole to Mantle. Mezi jeho vědecké cíle patří získávání vzorků hmoty pláště vrtáním ultrahlubokého vrtu v Tichém oceánu. Hlavním nástrojem v tomto projektu je japonská vrtná loď "Tikyu" - "Země", schopná poskytnout hloubku vrtů až 10 km.
Můžeme jen čekat, a pokud vše půjde dobře, v roce 2020 bude mít věda konečně kousek pláště vytěženého ze samotného pláště.
Dálkové snímání objasní vlastnosti Mohorovicické hranice
Vzhledem k tomu, že je stále nemožné přímo studovat podloží v hloubkách odpovídajících výskytu sekce kůra-plášť, jsou představy o nich založeny na datech získaných geofyzikálními a geochemickými metodami. Geofyzika poskytuje výzkumníkům hluboké seismické sondování, hluboké magnetotelurické sondování a gravimetrické studie. Geochemické metody umožňují studovat úlomky plášťových hornin - xenolity vynesené na povrch a horniny pronikající do zemské kůry při různých procesech.
Bylo tedy zjištěno, že Mohorovičova hranice odděluje dvě média s různou hustotou a elektrickou vodivostí. Obecně se uznává, že tato vlastnost odráží chemickou povahu Moho.
Nad rozhraním se nacházejí relativně lehké horniny spodní kůry, které mají hlavnísložení (gabroidy), - tato vrstva se běžně nazývá "čedič". Pod hranicí jsou horniny svrchního pláště - ultramafické peridotity a dunity a v některých oblastech pod kontinenty - eklogity - hluboce metamorfované mafické horniny, možná relikty starověkého oceánského dna, vnesené do pláště. Existuje hypotéza, že v takových místech je Moho hranicí fázového přechodu látky stejného chemického složení.
Zajímavým rysem Moho je, že tvar hranice souvisí s reliéfem zemského povrchu a zrcadlí jej: pod prohlubněmi je hranice vyvýšená a pod horskými pásmy se lomí hlouběji. Následně je zde realizována izostatická rovnováha kůry jakoby ponořené do svrchního pláště (pro názornost si připomeňme ledovec plovoucí ve vodě). Pro tento závěr „hlasuje“i zemská gravitace: Mohorovičova hranice je nyní globálně zmapována do hloubky díky výsledkům pozorování gravitace z evropského satelitu GOCE.
Nyní je známo, že hranice je pohyblivá, může se dokonce zhroutit během velkých tektonických procesů. Při určité úrovni tlaku a teploty se znovu tvoří, což svědčí o stabilitě tohoto jevu zemského nitra.
Proč je to potřeba
Zájem vědců o Moho není náhodný. Kromě velkého významu pro fundamentální vědu je velmi důležité objasnit tuto problematiku pro aplikované oblasti poznání, jako jsou nebezpečné přírodní procesy geologické povahy. Vzájemné působení hmoty na obou stranách úseku kůra-plášť, složitý život samotného pláště, mají rozhodující vliv na vše, co se děje na povrchu naší planety – zemětřesení, tsunami, různé projevy vulkanismu. A lépe jim porozumět znamená přesněji předpovídat.
