2022. május 21., szombat

A legmélyebb lyuk a Földön

A Föld legmélyebb természetes pontja a Csendes-óceán délnyugati medencéjében fekvő Mariana-árokban található. A 11 034 méter mély Challenger-szakadék azonban korántsem tekinthető földünk felszíntől mért legmélyebb pontjának.

A földfelszínről fúrt legmélyebb mesterséges lyuk a hidegháborús korszak két szuperhatalma, az Egyesült Államok és a Szovjetunió között az 1950-es évek végétől kibontakozó technológiai-tudományos versengésnek köszönheti létét. A két nagyhatalom közötti versengés azonban nem csak a világűrben, hanem a Föld mélyén is folytatódott.
Az 1950-es évektől a földtudományokban is látványos forradalom vette kezdetét. Az 1960-as évekre végleges létjogosultságot nyert a modern lemeztektonikát megalapozó, Alfred Wegener német meteorológus, sarkkutató és geológus 1911-ben publikált és sokáig eretnek teóriának tartott kontinensvándorlási elmélete.

Az amerikai Nemzeti Tudományos Alap, a Scripps Oceanográfiai Intézet és a Kalifornia Egyetem tudománytörténeti jelentőségű vállalkozása, az 1968-ban elindított Deep Sea Drilling Program (Mélytengeri Fúrási Program) a földtudományok történetében első alkalommal végzett az óceáni kéregbe mélyített tudományos célú fúrásokat, amelyek bebizonyították az óceáni aljzat tágulását, és ezzel a lemeztektonikai modell érvényességét.

A technológiai fejlődésnek köszönhetően lehetővé vált, hogy a tudósok egyre mélyebbre hatoljanak le a földkéregbe, számos új ismerettel gyarapítva tudásunkat. Az 1957-es Nemzetközi Geofizikai Év kiváló alkalmat nyújtott a két világhatalom közötti demonstratív tudományos versenyhez, amelynek a képletesen „ki tud mélyebbre fúrni" című projekt az egyik igen látványos fejezetét alkotta.

Az 1958-ban elindított amerikai Project Mohole kutatási programnak az volt a perespektivikus célja, hogy a földkéregbe mélyített fúrásokkal elérjék, de legalább is megközelítsék a szilárd kéreg, és a forró, olvadt kőzetanyagból álló földköpeny határterületét alkotó asztenoszférát.

A biztató kezdet és az ígéretes eredmények ellenére azonban finanszírozási gondok miatt lassan elhalt a kutatási program. Mindenesetre egészen 1979-ig az amerikaiak tartották a mélyfúrási világrekordot, az oklahomai Bertha Rogers mélyfúrás 9 583 méterével. Azonban a szovjet mérnökök és földtudósok sem sokáig tétlenkedtek.

Az 1970 májusában elkezdett „Szupermély fúrás a Kola-félszigeten", rövidített nevén az SzG-3 projekt (oroszul: Кольская сверхглубокая скважина, СГ-3 ) igen ambiciózus céllal rendelkezett: egészen 15 ezer méter mélyre szerettek volna lejutni a kísérleti fúrásokkal. Amennyiben sikerült volna megvalósítani az eredeti célkitűzést, a kutatások történetében először érték volna el a kéreg és a felső köpeny határát jelentő Mohorovičić-felületet. (A földkéreg a Föld legkülső kőzetburka. A köpeny és kéreg határterületét az átlagosan 30-40 kilométer mélységben húzódó Mohorovičić-felület jelenti. A földfelszín egyes pontjain azonban a kéreg az átlagnál vékonyabb, ezért itt a Moho-felület is feljebb található.)

E szempont figyelembe vételével a fúrás helyszínét a murmanszki területhez tartozó, és a Barents-, valamint a Fehér-tengert elválasztó Kola-félszigeten, Zapoljarnij várostól 10 kilométeres távolságra jelölték ki. A történelmi jelentőségű fúrási munkálatokat 1979. május 24-én kezdték el az erre a célra kifejlesztett Uralmas-4E, illetve később a továbbfejlesztett Uralmas 15000 fúrótornyokkal. Sok volt a kísérleti mélyfúrást övező kérdés, hiszen a kéreg tíz kilométer alatti mélységeiben uralkodó viszonyokról még nem volt átfogó képe a tudósoknak. A Kola-félszigeti kutatócsoportnak 1983-ban sikerült elérnie az addig hihetetlen 12 ezer méteres mélységet.

Egy évvel később megpróbálták mélyíteni a fúrólyukat, hogy tovább haladhassanak a végcélként kitűzött 15 ezer méteres mélység felé. Ám az 1984. szeptember 27-én újraindított fúrás alkalmával 12 066 méteren elcsavarodott a fúrócső, és egy 5000 méter hosszú darabja le is szakadt. Ezért fel kellett függeszteni, és újra kellett tervezni a munkálatokat.

A kialakult helyzetre figyelemmel később 7000 méterről indították el ismét a fúrást. Az 1989-ben végrehajtott fúrásoknak végül 12 262 méterig sikerült a földkéregbe hatolniuk, ez pedig abszolút rekordnak számított.

A sikeren felbuzdulva a tudósok úgy tervezték, hogy a következő évben elérik a 13 ezer, majd legkésőbb 1993-ban a hőn áhított végcélt, a 15 ezer méteres mélységet. A természet azonban közbeszólt az ambiciózus cél eléréséért folytatott kísérletbe. A fúrási eredményekből ugyanis kiderült, hogy 13 ezer méter körüli mélységben a számított 100 Celsius foknak csaknem duplájára, 180 fokra emelkedik a hőmérséklet, ami már annyira megviseli a technikát, hogy nem folytatható tovább eredményesen a fúrás.

Az új mérési adatok pedig azt mutatták, hogy a tervezett 15 ezer méteres mélységben 300 fokra emelkedik a hőmérséklet, ezért 1992-ben feladták a munkálatok folytatását..

2008-ban a svájci Transocean Ltd. szakemberei a Maersk Oil olajvállalat megbízásából a Perzsa-öbölben a katari partoktól mintegy 90 kilométeres távolságra egy kutatófúrás során 12 289 méter mélységet értek el , igaz, hogy a tenger felszínétől mérve a függőleges távolságot.

Ezzel együtt, a Kola-félszigeti fúrást tekinthetjük a szárazföldi térszínről eddig legtovább mélyített fúrásnak. Az extrém fúrás számos új felfedezéssel gazdagította a tudományt. Így többek között 6,4 kilométeres mélységben 2 milliárd éves kitűnő állapotban fennmaradt plankton-fosszíliákat tudtak azonosítani, és azt is megállapították, hogy több kilométer mélyen a hihetetlen nyomáson a kőzetekből kipréselődött, cseppfolyós állapotú víz található.

Ezen kívül a kísérleti fúrások több új felismerést hoztak a szeizmikus lökéshullámok terjedésének pontosabb megértésében is. Az egykori kutatóközpont napjainkban elhagyatottan áll a kietlen sarkköri vidéken, és a földfelszínről fúrt legmélyebb lyuk helyét csupán az azt eltakaró alig 30 cm átmérőjű rozsdás fedő jelzi.