Co się stanie, jeśli zrobisz dziurę w Ziemi: naukowcy opisują mega-operację

Podróż przez środek Ziemi była kiedyś popularną historią science fiction. Jednak wraz z pogłębianiem się naszej wiedzy o planecie, zdaliśmy sobie sprawę, że po drodze napotkamy ekstremalne siły i temperatury, które stworzą warunki znacznie przekraczające ludzkie możliwości.

Publikacja Live Science opisała, jak mogłaby wyglądać podróż przez wszystkie warstwy tektoniczne Ziemi. Eksperci przeanalizowali doświadczenia z istniejących projektów głębokich odwiertów i inne dane naukowe.

Średnica Ziemi wynosi 12 756 kilometrów, więc aby przewiercić się przez całą planetę, potrzebna byłaby wiertnica o gigantycznych rozmiarach i mocy. A nawet wtedy osiągnięcie tego celu wymagałoby dziesięcioleci pracy.

Według US Geological Survey, pierwszą warstwą do przewiercenia byłaby skorupa ziemska o grubości około 100 km. W miarę postępów ciśnienie w niej będzie rosło. Każde 3 metry skały zwiększają tę wartość o około 1 atmosferę, powiedział Doug Wilson, geofizyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara.

Najgłębszym do tej pory sztucznym otworem na powierzchni ziemi jest Kola Superdeep Well w Rosji. Jego głębokość wynosi 12,2 km. Na dnie tego otworu ciśnienie jest 4000 razy wyższe niż na poziomie morza. Według World Atlas, osiągnięcie tej głębokości zajęło prawie 20 lat, a wciąż jest ona o 80 km wyższa niż krawędź następnej warstwy, płaszcza Ziemi.

Płaszcz to warstwa ciemnej, gęstej skały o grubości 2800 km. To w nim zachodzą procesy kontrolujące ruchy tektoniczne płyt. Granica między płaszczem a jądrem nazywana jest "Moho" (skrót od "Mokhorovicic Rift"). Pierwsza próba dotarcia do niej miała miejsce w latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych XX wieku, kiedy naukowcy próbowali wiercić głęboko w dnie morskim. Próba ta zakończyła się niepowodzeniem.

Jedną z przeszkód w realizacji takich planów jest to, że skała w odwiercie ma tendencję do kruszenia się, przez co wszelkie wysiłki idą na marne. Aby tego uniknąć, do otworu należy wpompować płuczkę wiertniczą. W przypadku wierceń głębinowych i naftowych płyn ten jest mieszaniną zawierającą ciężkie minerały, takie jak bar. Ciężar płynu równoważy ciśnienie wewnątrz otworu wiertniczego z ciśnieniem otaczającej skały i zapobiega zapadaniu się otworu.

Ponadto płuczka wiertnicza służy do ciągłego oczyszczania wiertła z piasku i żwiru oraz chłodzenia go. Jeśli jednak penetrujemy głębsze warstwy Ziemi, nawet to staje się niemożliwe. Temperatura w płaszczu wynosi 1410 stopni Celsjusza. Według Wilsona, stal nierdzewna stopi się w takich warunkach. Dlatego wiertło musi być wykonane z drogiego, specjalistycznego stopu, takiego jak tytan.

Na głębokości około 2900 km wiertło przejdzie przez płaszcz i dotrze do jądra Ziemi. Według Kalifornijskiej Akademii Nauk, zewnętrzne jądro składa się głównie z ciekłego żelaza i niklu. Jego temperatura waha się w granicach 4-5 tysięcy stopni. Wiercenie w tym stopionym, gorącym stopie żelaza i niklu będzie szczególnie trudne. Według Damona Teagle'a, profesora geochemii na Uniwersytecie w Southampton, wiercenie w tej warstwie będzie podobne do wiercenia w cieczy. A substancja o takiej temperaturze stopi każde wiertło, chyba że do otworu zostanie wpompowana ogromna ilość zimnej wody.

Na głębokości 5000 km wiertło dotrze do wewnętrznego rdzenia, gdzie ciśnienie jest tak wysokie, że pomimo wysokich temperatur niklowo-żelazny rdzeń pozostaje stały. Naukowcy szacują je na około 350 gigapaskali, czyli 350 milionów razy więcej niż ciśnienie atmosferyczne.

Przez cały ten czas wiertło będzie przyciągane do rdzenia przez grawitację Ziemi. W środku rdzenia powstaną warunki podobne do stanu nieważkości. To dlatego, że przyciąganie masy Ziemi będzie takie samo we wszystkich kierunkach, powiedział Wilson.

"Kiedy instrument minie jądro i będzie kontynuował ruch na drugą stronę planety, siła grawitacji zmieni się w stosunku do pozycji wiertła i zacznie przyciągać je z powrotem w kierunku jądra. Oznacza to, że będzie musiał pracować wbrew grawitacji, aby dotrzeć do powierzchni Ziemi z przeciwnej strony. A to będzie wymagało dodatkowych wysiłków.

Wcześniej OBOZ.UA informował, że Ziemia będzie miała szansę przetrwać śmierć Słońca, ale nie jest to dobra wiadomość dla ludzkości.

Subskrybuj kanały OBOZ.UA na Telegramie i Viberze, aby być na bieżąco z najnowszymi wydarzeniami.