اگر زمین را تا آخر سوراخ کنیم به چه می‌رسیم؟

به گزارش آرمان ملی آنلاین، شاید از خود پرسیده باشید اگر شروع به کندن زمین کنید و لایه‌های درونی زمین را یکی پس از دیگری سوراخ کنید، به کجا خواهید رسید و آیا اساساً چنین کاری از نظر عملی، انجام‌پذیر است؟

باشگاه خبرنگاران جوان نوشت: به دلیل فشار‌ها و دما‌های شدید درون زمین، سفر به لایه‌های زمین و خارج‌شدن از سمت دیگر تنها در داستان‌های علمی - تخیلی امکانپذیر است. با این حال، دانشمندان بر اساس تجربیاتی که از طریق پروژه‌های حفاری به دست آورده‌اند، تقریباً می‌دانند که با حفاری زمین چه عجایبی در انتظارمان خواهد بود. 

چه مته‌ای می‌خواهیم؟

قطر زمین ۱۲‌هزارو۷۵۶ کیلومتر است، بنابراین دست‌کم به لحاظ نظری و روی کاغذ، برای حفاری تا اعماق زمین به یک مته بسیار عظیم نیاز داریم و این کار دهه‌ها طول خواهد کشید. بر اساس اعلام سازمان زمین‌شناسی ایالات‌متحده‌امریکا، نخستین لایه‌ای که در حفاری با آن مواجه می‌شویم، پوسته زمین است که حدود ۱۰۰کیلومتر ضخامت دارد. نکته اول اینکه فشار جوی با حرکت مته به اعماق زمین افزایش خواهد یافت. داگ ویلسون، پژوهشگر ژئوفیزیک در دانشگاه کالیفرنیا سانتا باربارا به لایو‌ساینس می‌گوید: هر سه متر سنگ معادل حدود یک فشار جوی، یعنی فشار در سطح دریاست. 

او می‌گوید: زمانی که درباره اعماق چند کیلومتری صحبت می‌کنید، این افزایش فشار خیلی سریع اتفاق می‌افتد. عمیق‌ترین حفره ساخت بشر چاه ابرژرف کولا در روسیه است که ۲/۱۲ کیلومتر عمق دارد و فشار در عمق آن ۴ هزار برابر فشار در سطح دریاست. 

دستیابی به این عمق برای دانشمندان مستلزم صرف ۲۰سال زمان است که بر اساس داده‌های سازمان زمین‌شناسی ایالات‌متحده‌امریکا، همین عمق هنوز ۸۰کیلومتر با لایه بعدی یعنی گوشته فاصله دارد. گوشته زمین لایه‌ای از سنگ تیره و متراکم به ضخامت ۲ هزارو۸۰۰ کیلومتر است که تکتونیک صفحه‌ای را به حرکت درمی‌آورد. 

مرز بین گوشته و هسته

مرز بین گوشته و هسته «موهو» نام دارد که از اصطلاح «ناپیوستگی موهوروویچیچ» گرفته شده است. دانشمندان نخستین بار در دهه‌های۵۰ و ۶۰ در قالب پروژه «موهول» تلاش کردند زمین را از طریق بستر دریا کاوش کنند، اما تلاش آن‌ها ناکام ماند. 

حفره‌ای که در تلاش برای حفاری در زمین ایجاد می‌شود، فرو می‌ریزد، مگر اینکه به طور مداوم مایع حفاری را به داخل حفره پمپ کنیم. در حفاری در اعماق دریا و چاه نفت، این مایع ترکیبی از گل‌ولای و به عبارتی شامل مواد معدنی سنگین مانند باریوم است. 

به گفته ویلسون، در واقع وزن سیال فشار داخل حفره با فشار سنگ اطراف متعادل می‌شود و از فروریختن حفره جلوگیری می‌کند. سیال حفاری در عین حال دو نقش دیگر نیز ایفا می‌کند: مته را تمیز می‌کند تا شن و ماسه به ماشین‌آلات نچسبد و به کاهش دما هم کمک می‌کند، اگرچه خنک نگه‌داشتن مته در درونی‌ترین لایه‌های زمین تقریباً غیرممکن خواهد بود. 

دمای گوشته حدود هزارو۴۱۰ درجه سانتیگراد است که در این دما فولاد ضدزنگ هم ذوب می‌شود، از این رو مته‌ای که برای این کار از آن استفاده می‌شود، باید از یک آلیاژ خاص گران‌قیمت مانند تیتانیوم ساخته شود. 

عبور از گوشته

پس از عبور از گوشته، مته در نهایت در عمق حدود ۲‌هزارو۸۹۶ کیلومتری به هسته زمین می‌رسد. طبق اعلام آکادمی علوم کالیفرنیا، هسته بیرونی زمین عمدتاً از آهن و نیکل مایع ساخته شده و بسیار داغ است و دمای آن نیز به حدود ۴ تا ۵ هزار درجه سانتیگراد می‌رسد، از این رو حفاری در درون این ترکیب داغ و مذاب آهن و نیکل بسیار دشوار خواهد بود. 

دیمون تیگل، استاد ژئوشیمی دانشگاه ساوت‌همپتون بریتانیا به لایوساینس می‌گوید: این مسئله دشواری‌های زیادی به دنبال دارد. هسته خارجی داغ باعث می‌شود کار حفاری شبیه حفاری در مایع باشد؛ مایعی که احتمالاً مته را ذوب می‌کند، مگر در صورتی که آب سرد به پایین پمپ شود. 

سلام به هسته داخلی

با رسیدن به عمق ۵ هزار کیلومتری، مته ما به هسته داخلی خواهد رسید؛ جایی که فشار به حدی شدید است که هسته نیکل و آهن با وجود دمای سوزان جامد باقی می‌ماند. به گفته تیگل، این فشار به قدری زیاد است که تصور آن نیز دشوار است؛ چیزی حدود ۳۵۰گیگا‌پاسکال یا به عبارتی ۳۵۰میلیون برابر فشار اتمسفر. 

گرانش زمین هم در تمام این مدت مته را به سمت خود تا هسته پایین می‌کشد. در واقع گرانش در مرکز هسته مشابه قرار گرفتن در فضا خواهد بود. به عبارت دیگر، حالتی شبیه بی‌وزنی. به گفته ویلسون، دلیل این امر آن است که در این حالت، جاذبه جرم زمین در همه جهات برابر خواهد بود. 

سپس با ادامه حرکت مته به سمت دیگر زمین، کشش گرانش نسبت به موقعیت مته تغییر می‌کند و عملاً آن را دوباره به سمت هسته و به سمت پایین می‌کشد. از اینجا به بعد، مته در مسیرش به سمت سطح زمین باید در برابر گرانش مقاومت کند و از درون هسته بیرونی، گوشته و پوسته بگذرد، از این رو، رسیدن به مرکز هسته زمین تنها نیمی از ماجراست. بزرگ‌ترین مشکل از جایی شروع می‌شود که به فرض بخواهیم حفاری را ادامه دهیم تا بتوانیم به طرف دیگر زمین برسیم.