Een wetenschappelijk boorschip heeft dieper in de aardmantel geboord dan ooit tevoren. Het record heeft nieuwe aanwijzingen opgeleverd over hoe oceaanvulkanen gevoed worden, en mogelijk ook over de oorsprong van het leven.
In het midden van de Noord-Atlantische Oceaan hebben geologen 1268 meter in de zeebodem geboord – het diepste gat tot nu toe in de aardmantel. Analyse van het gesteentemonster biedt nieuwe aanwijzingen over de evolutie van de buitenste lagen van onze planeet, en misschien zelfs over de oorsprong van het leven. De onderzoekers publiceerden hun record in het wetenschappelijke blad Science.
Chemische keuken
De aarde bestaat uit een aantal verschillende lagen, waaronder een vaste buitenste korst, een bovenste en onderste mantel en een kern. De bovenste mantel, die zich net onder de korst bevindt, bestaat voornamelijk uit het magnesiumrijke gesteente peridotiet. Deze laag stuurt belangrijke planetaire processen aan, zoals aardbevingen, de watercyclus en de vorming van vulkanen en bergen.
Groen, groot, gedurfd
Wetenschappers hebben plannen voor ambitieuze riskante projecten in de strijd tegen klimaatverandering. Hebben die enige kans van slagen?
‘Tot nu toe hebben we enkel fragmenten van de mantel weten op te graven’, zegt geochemicus Johan Lissenberg van de universiteit van Cardiff in Wales. ‘Maar er zijn een aantal plekken op de zeebodem waar de mantel blootligt.’ Een van deze gebieden is het zogeheten Atlantis-massief, een onderzees gebergte in de buurt van een vulkanisch actief gebied van de Mid-Atlantische Rug. Dat is een grotendeels onder water liggende bergketen in de Atlantische Oceaan. Delen van de mantel komen daar voortdurend naar boven, smelten en doen zo vulkanen ontstaan.
Als zeewater dieper de mantel in sijpelt, wordt het opgewarmd en ontstaan chemische verbindingen zoals methaan. Deze verbindingen borrelen via hydrothermale openingen weer naar boven, en leveren zo brandstof voor microbieel leven. ‘Er zit een soort chemische keuken in de ondergrond van het Atlantis-massief’, zegt Lissenberg.
Baanbrekend boorgat
Om meer te weten te komen over dit dynamische gebied, waren Lissenberg en zijn collega’s aanvankelijk van plan om 200 meter in de mantel te boren met het boorschip JOIDES Resolution, wat al dieper was dan onderzoekers tot nu toe ooit was gelukt. ‘Toen we begonnen met boren, ging het verbazingwekkend goed’, zegt teamlid en geochemicus Andrew McCaig van de Universiteit van Leeds in het Verenigd Koninkrijk. ‘We kwamen lange secties van aaneengesloten gesteente tegen en besloten door te boren om zo diep te reiken als we konden.’ Uiteindelijk slaagde het team erin om een ongekende 1268 meter diep in de mantel te boren.
Bij het analyseren van het boormonster ontdekten de onderzoekers dat het veel lagere gehaltes bevatte van het mineraal pyroxeen dan andere mantelmonsters van over de hele wereld. Dat wijst erop dat dit specifieke deel van de mantel in het verleden in sterke mate gesmolten is, waardoor er steeds minder pyroxeen in zat, zegt Lissenberg. In de toekomst hoopt hij dit smeltproces te reconstrueren. Dat zou kunnen helpen begrijpen hoe de mantel smelt, en hoe dat gesmolten gesteente naar het oppervlak reist om oceaanvulkanen te voeden.
Rotskern als referentie
Sommige wetenschappers denken dat het leven op aarde in de diepten van de oceaan dichtbij hydrothermale bronnen is ontstaan. Door de chemische stoffen te onderzoeken die langs de geboorde gesteentekern tevoorschijn komen, hopen microbiologen te bepalen wat de omstandigheden waren die tot leven hebben geleid en hoe diep onder de oceaanbodem die zich voordeden.
