فرادید| بسیاری از لایه‌های زمین از دید پنهان هستند. اما اگر بتوانیم از مرکز سیاره به سمت دیگر آن حفاری کنیم، چه؟ با چه نیروها و دماهای شدیدی در اعماق سیاره مواجه خواهیم شد؟
به گزارش فرادید، هرچند حفاری درون زمین امری کاملا علمی‌تخیلی باقی مانده است، اما دانشمندان بر اساس تجربیات پروژه‌های حفاری دیگر، درباره آنچه ممکن است رخ دهد، ایده‌هایی دارند.
قطر زمین ۱۲۷۵۶ کیلومتر است، بنابراین حفاری درون این سیاره مستلزم مته‌های عظیم و دهه‌ها کار پیوسته است.
طبق گفته سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده، نخستین لایه‌ای که حفاری از آن آغاز می‌شود، پوسته زمین است که حدود ۱۰۰ کیلومتر ضخامت دارد. فشار اتمسفر با حرکت مته به سمت درون زمین افزایش می‌یابد. داگ ویلسون، ژئوفیزیکدان محقق در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا می‌گوید: «هر ۳ متر سنگ معادل حدود ۱ فشار اتمسفر است، فشار سطح دریا. وقتی در مورد مقدار زیادی کیلومتر صحبت می‌کنید، این مقدار خیلی سریع افزایش می‌یابد.»
عمیق‌ترین چاله ساخت بشر چاه ابرژرف کولا در روسیه است که ۱۲.۲ کیلومتر عمق دارد. ته آن، فشار ۴۰۰۰ برابر سطح دریا است. نزدیک به ۲۰ سال طول کشید تا دانشمندان به این عمق دست یابند و طبق داده‌های لایه زمین از USGS، این رقم هنوز بیش از ۸۰ کیلومتر با لایه بعدی، یعنی جبه فاصله دارد. جبه لایه‌ای از سنگ تیره و متراکم به ضخامت ۲۸۰۰ کیلومتر است که زمین‌ساخت صفحه‌ای را به حرکت در می‌آورد.
لایه‌های زمین شامل هسته، جبه، پوسته و آستنوسفر، لیتوسفر، تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر، ترموسفر و اگزوسفر می‌شود
مرز بین جبه و هسته «موهو» (مخفف ناپیوستگی موهوروویچیچ) نامیده می‌شود. دانشمندان برای نخستین بار در دهه ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ با پروژه موهول تلاش کردند اینجا را از طریق بستر دریا کاوش کنند، اما ناموفق بودند.
سوراخی که در تلاش برای حفاری درون سیاره ایجاد شود، خراب خواهد شد، مگر اینکه به طور مداوم مایع حفاری به داخل سوراخ پمپ شود. در حفاری در اعماق دریا و چاه نفت، این مایع ترکیبی از گل است که شامل مواد معدنی سنگین مانند باریم می‌شود. وزن مایع، فشار داخل سوراخ را با فشار سنگ اطراف متعادل می‌کند و از فروریختن سوراخ جلوگیری می‌کند.
مایع حفاری دو نقش دیگر را هم ایفا می‌کند: مته را تمیز می‌کند تا شن و ماسه ماشین آلات را خراب نکند و به کاهش دما کمک می‌کند، هرچند خنک نگه داشتن مته در درونی‌ترین لایه‌های زمین تقریبا غیرممکن است.
برای مثال، دمای جبه ۱۴۱۰ درجه سانتیگراد است. فولاد ضدزنگ در این دما ذوب می‌شود، بنابراین مته باید از یک آلیاژ تخصصی گران‌قیمت مانند تیتانیوم ساخته شود.
مته پس از عبور از جبه، در نهایت در حدود ۲۸۹۶ کیلومتری به هسته زمین می‌رسد. هسته بیرونی عمدتا از آهن و نیکل مایع ساخته شده و به شدت داغ است و دمای آن بین ۴۰۰۰ تا ۵۰۰۰ درجه سانتیگراد است. حفاری آلیاژ داغ و مذاب آهن نیکل بسیار دشوار است.
دِیمِن تیگل، استاد ژئوشیمی دانشگاه ساوتهمپتون در بریتانیا می‌گوید: «این شرایط موجب بروز طیف وسیعی از مسائل می‌شود. هسته آتشین خارجی مانند حفاری درون مایع است و احتمالاً مته را ذوب می‌کند مگر اینکه آب سرد به پایین پمپ شود.»
سپس، پس از طی ۵۰۰۰ کیلومتر، مته به هسته داخلی می‌رسد، جایی که فشار به قدری شدید است که با وجود دمای سوزان، هسته نیکل و آهن جامد باقی می‌ماند. تیگل می‌گوید: «آنجا فشارهای وصف‌ناپذیری وجود دارد، حدود ۳۵۰ گیگا پاسکال یا ۳۵۰ میلیون برابر فشار اتمسفر.»
در تمام این مدت، مته توسط گرانش زمین تا هسته پایین کشیده می‌شود. در مرکز هسته، گرانش مشابه قرار گرفتن در مدار است، یعنی بی‌وزن. دلیلش این است که کشش جرم زمین در همه جهات برابر است.
سپس با ادامه حرکت مته به سمت دیگر سیاره، کشش گرانش نسبت به موقعیت مته تغییر می‌کند و به شکل موثر دوباره آن را به سمت هسته پایین می‌کشد. مته همزمان با فشار آوردن به سمت بالا و سطح، هسته بیرونی، جبه و پوسته باید بر خلاف گرانش کار کند تا سفر رو به پایین خود را معکوس کند.
اگر تمام این موانع برطرف شوند، بزرگترین مشکل زمانی که به نقطه میانی می‌رسید این است که هنوز راه زیادی در پیش دارید تا به طرف دیگر برسید.
مترجم: زهرا ذوالقدر
منبع: faradeed-167283
