Maa uurimine

Maa uurimine, Maa pinna ja selle sisemuse uurimine.

20. sajandi alguseks oli suurem osa Maa pinnast vähemalt pinnapealselt uuritud, välja arvatud Arktika ja Antarktika piirkonnad. Täna on viimane maakaartidel märkimata aladest täidetud radari ja fotokaartide abil lennukitest ja satelliitidelt. Üks viimaseid kaardistatavaid alasid oli Dariéni poolsaar Panama kanali ja Colombia vahel. Tugevad pilved, püsiv vihm ja tihe džunglitaimestik raskendasid selle uurimist, kuid õhus leviv radar suutis tungida pilvekattesse, et saada usaldusväärseid ja detailset piirkonna kaarte. Viimastel aastatel on Maa satelliitide tagastatud andmed viinud mitmete tähelepanuväärsete avastusteni, näiteks Sahara drenaažimustritesse, mis on perioodi, mil see piirkond polnud kuiv, säilmed.

Ajalooliselt piirdus Maa sisemuse uurimine lähima pinnaga ja see oli suuresti nende pinnal tehtud avastuste allapoole jäämise küsimus. Enamik tänapäevaseid teaduslikke teadmisi selle teema kohta on saadud geofüüsikaliste uuringutega, mis on läbi viidud alates II maailmasõjast ning sügav Maa on 21. sajandi peamine piir.

Kosmose ja ookeani sügavuse uurimist on hõlbustanud andurite ja nendega seotud seadmete paigutamine nendesse piirkondadesse. Sel viisil saab uurida vaid väga väikest osa Maa pinnast. Uurijad saavad puurida ainult ülemist koorikut ja suured kulud piiravad tõsiselt puuritavate aukude arvu. Seni puuritud sügavaim puurauk ulatub ainult umbes 10 kilomeetri (6 miili) sügavusele. Kuna otsene uurimine on nii piiratud, on uurijad sunnitud tuginema ulatuslikult geofüüsikalistele mõõtmistele (vt allpool metoodikat ja mõõteriistu).

Peamised eesmärgid ja saavutused

Teaduslik uudishimu, soov Maa loodust paremini mõista, on peamine motiiv maa- ja maa-aluste piirkondade uurimisel. Teine peamine motiiv on majandusliku kasumi väljavaade. Paranenud elatustase on suurendanud nõudlust vee, kütuse ja muude materjalide järele, luues majanduslikke stiimuleid. Puhtad teadmised on sageli olnud kasumiga seotud uurimise kõrvalsaadus; samamoodi on teaduslike teadmiste otsingust saadud olulist majanduslikku kasu.

Paljud maapealsed ja maa-alused uuringuprojektid on kavandatud eesmärgiga leida: 1) nafta, maagaas ja kivisüsi; 2) kaubanduslikult oluliste mineraalide (näiteks raua-, vask- ja uraanimaagid) kontsentratsioonid ning ehitusmaterjalide (liiv, kruus jne) ladestused; 3) taaskasutatav põhjavesi; (4) erinevad kivimiliigid erineva sügavusega inseneriplaneerimiseks; 5) geotermilised varud kütteks ja elektriks; ja 6) arheoloogilised omadused.

Enne suuremate ehitusprojektide alustamist on mure turvalisuse pärast ajendanud ulatuslikult uurima võimalikke ohte. Tammide, elektrijaamade, tuumareaktorite, tehaste, tunnelite, teede, ohtlike jäätmete hoidlate jne alad peavad olema stabiilsed ja andma kindluse, et aluseks olevad moodustised ei nihku ega libise konstruktsiooni kaalult, liiguvad tõrke ajal mööda maavärin või lubada vee või jäätmete imbumist. Seetõttu on maavärinate ja vulkaanipursete ennustamine ja kontrollimine Ameerika Ühendriikides ja Jaapanis, selliste ohtude suhtes tundlikes riikides, peamised uurimisvaldkonnad. Geofüüsikalised uuringud annavad terviklikuma pildi kui ainult puuraugud, kuigi geofüüsikalise tõlgenduse kontrollimiseks puuritakse tavaliselt mõnda puurauku.

Metoodika ja mõõteriistad

Geofüüsikalised tehnikad hõlmavad peegelduse, magnetismi, gravitatsiooni, akustiliste või elastsete lainete, radioaktiivsuse, soojusvoo, elektri ja elektromagnetilisuse mõõtmist. Enamik mõõtmisi tehakse maismaa või mere pinnal, mõned aga võetakse lennukitest või satelliitidelt, teised aga maa all puuraukudes või kaevandustes ja ookeani sügavusel.

Geofüüsikaline kaardistamine sõltub külgnevate kivimikehade füüsikaliste omaduste erinevusest - st otsitava ja ümbritseva vahel. Sageli annab erinevuse midagi seostatavat, kuid muud, kui seda, mida otsitakse. Näited hõlmavad settekihtide konfiguratsiooni, mis moodustavad lõksu õli kogunemiseks, drenaažimustrit, mis võib mõjutada põhjavee voolu, või tammi või lähtekivimit, kus mineraalid võivad kontsentreeruda. Erinevad meetodid sõltuvad erinevatest füüsikalistest omadustest. Millist konkreetset meetodit kasutatakse, määrab see, mida otsitakse. Enamasti annavad palju selgema pildi aga meetodite kombinatsiooni, mitte ühe meetodi andmed.