Ένας γεωφυσικός απαντά στο ερώτημα. Πώς θα έπρεπε να είναι η τρύπα, τι μέγεθος να έχει και ποια είναι τα προβλήματα που θα παρουσιαστούν
Ο Άντιουρ Γκέις, επίκουρος καθηγητής Γεωεπιστημών στο Πανεπιστήμιο του Μπόιζι Στέιτ (Άινταχο), απάντησε με κείμενο στο Conversation σε ερώτηση ενός 8χρονου. Θα μπορούσαμε να σκάψουμε τόσο βαθιά μέσα στη Γη ώστε να βγούμε στην απέναντι πλευρά της;
Το κείμενο
του Γκέις:
«Όταν ήμουν
παιδί, μου άρεσε να σκάβω τρύπες στην αυλή μου στο Σινσινάτι. Ο παππούς μου αστειευόταν
ότι αν συνέχιζα να σκάβω, θα κατέληγα στην Κίνα. Στην πραγματικότητα, αν
μπορούσα να σκάψω όλη τη διαδρομή μέσα στον πλανήτη, θα έβγαινα στον Ινδικό
Ωκεανό, περίπου 1.800 χιλιόμετρα δυτικά της Αυστραλίας.
Αλλά είχα
μόνο ένα φτυαράκι κήπου για να σκάψω το χώμα. Όταν χτύπησα σε πέτρα, λιγότερο
από ένα μέτρο κάτω από την επιφάνεια, δεν μπορούσα να πάω πιο βαθιά.
Τώρα, είμαι
γεωφυσικός και γνωρίζω πολλά περισσότερα για τη δομή της Γης. Έχει τρία κύρια
στρώματα:
Το εξωτερικό
περίβλημα, που ονομάζεται φλοιός, είναι ένα πολύ λεπτό στρώμα από ελαφρύ πέτρωμα.
Το πάχος του σε σύγκριση με τη διάμετρο της Γης είναι παρόμοιο με το πόσο παχύ
είναι το δέρμα ενός μήλου με τη διάμετρό του. Όταν έσκαβα τρύπες ως παιδί, γρατζουνούσα
την κορυφή του φλοιού της Γης.
Ο μανδύας,
που βρίσκεται κάτω από τον φλοιό, είναι πολύ πιο χοντρός, όπως η σάρκα του
μήλου. Αποτελείται από ισχυρό, βαρύ πέτρωμα που ρέει έως και μερικά εκατοστά τον
χρόνο καθώς τα θερμότερα πετρώματα ανεβαίνουν μακριά από το κέντρο της Γης
και τα ψυχρότερα βυθίζονται προς αυτό.
Ο πυρήνας,
στο κέντρο της Γης, αποτελείται από ένα εξαιρετικά καυτό υγρό και στερεό
μέταλλο. Οι θερμοκρασίες εδώ κυμαίνονται από 2.500 έως 5.200 βαθμούς Κελσίου.
Τα εξωτερικά στρώματα της Γης ασκούν πίεση στα στρώματα από κάτω και αυτές οι δυνάμεις αυξάνονται σταθερά με το βάθος, όπως συμβαίνει στον ωκεανό. Σκεφτείτε πώς η πίεση στα αυτιά σας γίνεται πιο δυνατή καθώς βουτάτε βαθύτερα κάτω από το νερό.
Αυτό είναι
σημαντικό για το σκάψιμο στη Γη, γιατί όταν σκάβουμε ή ανοίγουμε μια τρύπα, τα
τοιχώματα κατά μήκος των πλευρών της τρύπας υπόκεινται σε τεράστια πίεση από
τον υπερκείμενο βράχο. Παράλληλα είναι ασταθή επειδή υπάρχει κενός χώρος
δίπλα τους. Τα ισχυρότερα πετρώματα μπορούν να υποστηρίξουν μεγαλύτερες
δυνάμεις, αλλά όλα τα πετρώματα μπορεί να καταρρεύσουν εάν η πίεση είναι αρκετά
μεγάλη.
Όταν σκάβετε
ένα λάκκο, ένας τρόπος για να αποτρέψετε την κατάρρευση των τοίχων προς τα μέσα
από την πίεση είναι να τους κάνετε λιγότερο απότομους, ώστε να γέρνουν προς τα
έξω σαν τις πλευρές ενός κώνου. Ένας καλός εμπειρικός κανόνας είναι να κάνετε
την τρύπα τρεις φορές μεγαλύτερη από το βάθος της.
Ο βαθύτερος ανοιχτός λάκκος στη Γη είναι το ορυχείο Bingham Canyon στη Γιούτα, το οποίο σκάφτηκε με
εκσκαφείς και εκρηκτικά στις αρχές του 1900 για την εξόρυξη μεταλλεύματος
χαλκού. Ο λάκκος του ορυχείου έχει βάθος 1,2 χιλιόμετρα και πλάτος 4 χιλιόμετρα.
Δεδομένου ότι το ορυχείο είναι περισσότερο από τρεις φορές πιο φαρδύ από το βάθος του και οι τοίχοι είναι κεκλιμένοι, τα τοιχώματα του λάκκου δεν είναι πολύ απότομα ή ασταθή. Ωστόσο, το 2013, μια από τις πλαγιές κατέρρευσε, προκαλώντας δύο τεράστιες κατολισθήσεις που απελευθέρωσαν 145 εκατομμύρια τόνους θρυμματισμένου βράχου στον πυθμένα του λάκκου. Ευτυχώς, κανείς δεν τραυματίστηκε, αλλά οι κατολισθήσεις προκάλεσαν ζημιές εκατοντάδων εκατομμυρίων δολαρίων
Ας
υποθέσουμε ότι θα προσπαθήσατε να σκάψετε μέσα στη Γη και ότι ο πλανήτης ήταν
όλος συμπαγής. (Ξέρουμε ότι δεν είναι, αλλά αυτό είναι το απλούστερο σενάριο.)
Το βάθος μιας τρύπας σε όλη τη διαδρομή του πλανήτη θα ήταν ισοδύναμο με τη
διάμετρο της Γης. Επομένως, η τρύπα σας, για να είναι σταθερή, θα πρέπει να
είναι περίπου τρεις φορές μεγαλύτερη από τη διάμετρο της Γης.
Αυτό είναι
ένα αδύνατο έργο που θα άλλαζε εντελώς το σχήμα του πλανήτη.
Η διάτρηση
μπορεί να προχωρήσει πιο βαθιά από το σκάψιμο, επειδή χρειάζεται να μετακινηθεί
λιγότερο υλικό. Παράλληλα η μικρότερη επιφάνεια μιας γεώτρησης μπορεί να
κατασκευαστεί ώστε να αντέχει περισσότερη δύναμη . Οι εταιρείες ενέργειας
κάνουν τακτικά γεωτρήσεις έως και 5 χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια για να
βρουν πετρέλαιο και φυσικό αέριο.
Η βαθύτερη
τρύπα στη Γη είναι η Kola Superdeep Borehole στη βορειοδυτική Ρωσία, η οποία
εκτείνεται σε βάθος 12,2 χιλιομέτρων. Βαθιές γεωτρήσεις όπως αυτή μπορούν να
πουν στους επιστήμονες πολλά για το εσωτερικό της Γης. Ωστόσο, το έργο Kola εγκαταλείφθηκε τελικά λόγω προβλημάτων,
όπως οι πολύ υψηλές θερμοκρασίες για να λειτουργήσει ο εξοπλισμός, αστοχίες
εξοπλισμού και υψηλό κόστος.
Η διάτρηση
είναι μια επίπονη και δύσκολη διαδικασία. Ένα περιστροφικό τρυπάνι στο άκρο
ενός κοίλου, γεμάτου με λάσπη σωλήνα αλέθει το βράχο, διεισδύοντας μόλις
μερικές ίντσες ανά λεπτό σε πολύ σκληρούς βράχους. Υποθέτοντας σταθερή πρόοδο
με αυτόν τον ρυθμό, θα χρειαστούν εκατοντάδες χρόνια για να τρυπηθεί η Γη.
Καθώς η μύτη
τρυπάει βαθύτερα, χρειάζεται περισσότερος χρόνος για την αντικατάσταση
σπασμένων εξαρτημάτων. Και τα χιλιόμετρα του σωλήνα διάτρησης μπορεί να γίνουν
τόσο βαριά που δεν μπορούν να στρίψουν ή να τραβηχτούν έξω από την τρύπα.
Η πίεση
είναι επίσης ένα θέμα. Οι τοίχοι των γεωτρήσεων υπόκεινται σε τεράστια πίεση
και είναι επιρρεπείς σε προβλήματα. Η αργή κίνηση του μανδύα της Γης θα
προκαλούσε τελικά την κάμψη και την κατάρρευση μιας γεώτρησης. Μάγμα, αέρια και
υγρό μέταλλο βαθιά στη Γη, υπό τεράστια πίεση, θα μπορούσαν να εκραγούν μέσω
της γεώτρησης προς την επιφάνεια.
Οι τρέχουσες
τεχνολογίες γεώτρησης απλώς δεν είναι αρκετά γρήγορες ή αρκετά ανθεκτικές για
να τρυπήσουν τον μανδύα και τον πυρήνα της Γης. Αλλά μπορούμε ακόμα να
θαυμάζουμε επιτεύγματα όπως το Kola Superdeep Borehole και το Bingham Canyon Mine, και να ονειρευόμαστε να σκάβουμε
βράχους σε ακόμη μεγαλύτερα βάθη.
Διαβάστε επίσης: 12.262 μέτρα: Γιατί οι Σοβιετικοί έσκαψαν τη βαθύτερη τρύπα στον πλανήτη;
