اگر زمین را تا آخر حفاری کنیم به چه چیزی دست خواهیم یافت؟

شاید از خود پرسیده باشید، اگر یکی پس از دیگری شروع به کندن زمین و سوراخ کردن لایه‌های داخلی زمین کنید، به کجا می‌رسید و آیا انجام چنین کاری ممکن است؟

به دلیل فشارها و دماهای شدید داخل زمین، سفر به لایه های زمین و بیرون آمدن از طرف دیگر فقط در داستان های علمی تخیلی امکان پذیر است. با این حال، دانشمندان بر اساس تجربیاتی که از طریق پروژه‌های حفاری به دست آورده‌اند، ایده‌ای تقریبی از این دارند که وقتی زمین را حفاری می‌کنیم، چه شگفتی‌هایی در انتظار ماست.

چه مته ای می خواهیم؟
قطر زمین ۱۲۷۵۶ کیلومتر است، بنابراین حداقل در تئوری و روی کاغذ، ما به یک مته بسیار بزرگ برای حفاری در عمق زمین نیاز داریم و این کار چندین دهه طول خواهد کشید. طبق گزارش سازمان زمین شناسی ایالات متحده، اولین لایه ای که هنگام حفاری با آن مواجه می شویم، پوسته زمین است که حدود ۱۰۰ کیلومتر ضخامت دارد. اولین نکته این است که با حرکت مته به عمق زمین، فشار اتمسفر افزایش می یابد. داگ ویلسون، محقق ژئوفیزیک در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا، به لایو ساینس گفت: هر سه متر سنگ معادل حدود یک اتمسفر فشار است که فشار در سطح دریا است.

او می‌گوید: «وقتی در مورد اعماق چند کیلومتری صحبت می‌کنیم، این افزایش فشار خیلی سریع اتفاق می‌افتد. عمیق ترین چاه ساخته دست بشر، چاه فوق عمیق کولا در روسیه است که ۱۲.۲ کیلومتر عمق دارد و فشار در عمق آن ۴ هزار برابر بیشتر از فشار در سطح دریا است.

برای رسیدن به این عمق، دانشمندان باید ۲۰ سال وقت بگذارند و طبق اعلام سازمان زمین شناسی آمریکا، این عمق هنوز ۸۰ کیلومتر از لایه بعدی یعنی گوشته فاصله دارد. گوشته زمین لایه ای از سنگ تیره و متراکم به ضخامت ۲۸۰۰ کیلومتر است که تکتونیک صفحه را به حرکت در می آورد.

مرز بین گوشته و هسته
مرز بین گوشته و هسته موهو نامیده می شود که از اصطلاح ناپیوستگی موهورویچیک گرفته شده است. دانشمندان برای اولین بار در دهه ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ در قالب پروژه موهول تلاش کردند تا زمین را از بستر دریا کاوش کنند، اما تلاش آنها شکست خورد.

سوراخی که با تلاش برای حفاری در زمین ایجاد می شود، فرو می ریزد مگر اینکه مایع حفاری را به طور مداوم به داخل سوراخ پمپ کنیم. در حفاری آب های عمیق و چاه های نفت، این سیال مخلوطی از گل و به عبارتی حاوی مواد معدنی سنگین مانند باریم است.

به گفته ویلسون، در واقع وزن سیال تحت فشار داخل حفره، فشار سنگ اطراف را متعادل می کند و از فروریختن حفره جلوگیری می کند. مایع حفاری دو نقش دیگر را نیز ایفا می کند: مته را تمیز می کند تا ماسه به دستگاه نچسبد و همچنین به کاهش دما کمک می کند، اگرچه خنک نگه داشتن مته در درونی ترین لایه های زمین تقریبا غیرممکن است. .

دمای گوشته حدود ۱۴۱۰ درجه سانتیگراد است که در آن فولاد ضد زنگ ذوب می شود، بنابراین مته مورد استفاده برای این کار باید از آلیاژ خاص و گران قیمتی مانند تیتانیوم ساخته شود.

عبور از گوشته
مته پس از عبور از گوشته، در نهایت در عمق حدود ۲۸۹۶ کیلومتری به هسته زمین می رسد. به گفته آکادمی علوم کالیفرنیا، هسته خارجی زمین عمدتا از آهن و نیکل مایع ساخته شده و بسیار داغ است و دمای آن به حدود ۴ تا ۵ هزار درجه سانتیگراد می رسد، بنابراین حفاری در داخل این ترکیب داغ و مذاب آهن و نیکل بسیار دشوار است، دشوار خواهد بود.

دیمون تیگل، استاد ژئوشیمی در دانشگاه ساوتهمپتون در بریتانیا، به LiveScience گفت: “این سوال بسیار دشوار است.” مایعی که احتمالاً مته را ذوب می کند مگر اینکه آب سرد به بیرون پمپ شود.

سلام به هسته درونی
با رسیدن به عمق ۵ هزار کیلومتری، مته ما به هسته داخلی می رسد. جایی که فشار آنقدر شدید است که با وجود دمای بالا، هسته نیکل-آهن جامد باقی می ماند. به گفته تیگل، این فشار آنقدر زیاد است که تصور آن سخت است. چیزی در حدود ۳۵۰ گیگا پاسکال یا به عبارت دیگر ۳۵۰ میلیون برابر فشار اتمسفر.
گرانش زمین در تمام این مدت مته را به سمت هسته پایین می کشد. در واقع، گرانش در مرکز هسته مشابه گرانش در فضا خواهد بود. به عبارت دیگر حالتی شبیه بی وزنی. به گفته ویلسون، دلیل این امر این است که در این صورت گرانش جرم زمین در همه جهات یکسان خواهد بود.

سپس، با ادامه حرکت مته به سمت دیگر زمین، نیروی گرانش نسبت به موقعیت مته تغییر می کند و عملاً آن را به داخل هسته و پایین می کشد. از آنجا، مته باید از گرانش سرپیچی کند و در مسیر رسیدن به سطح زمین از هسته بیرونی، گوشته و پوسته عبور کند، بنابراین رسیدن به مرکز هسته زمین تنها نیمی از ماجرا است. بزرگترین مشکل زمانی شروع می شود که فرض کنیم می خواهیم به حفاری ادامه دهیم تا به انتهای دیگر زمین برسیم.

منبع: فرارو