Paloturvallisuuden tietosanakirja

Onko mahdollista lävistää maata? Mitä tapahtuu, jos kaivaa tunnelin maan keskipisteen läpi? Kuten tulee olemaan

Tarkastellaan syksyä fysiikan näkökulmasta. Jätetään huomioimatta ilmanvastus (ja sen olemassaolo) ja kitka tunnelin seiniä vasten. Pidämme Maan tiheyttä homogeenisena, vaikka todellisuudessa näin ei tietenkään ole)

Huomasimme, että pudotuksesi on samanlainen kuin liike harmonisessa heilurissa, ja laskemme ajan, jonka aikana lennät Maan ohi. Tietenkin sinun täytyy tehdä tämä uudestaan ​​​​ja uudestaan. Vaikka ilman ja seinien vastuksen ja Maan epähomogeenisuuden vuoksi putoamisesi pysähtyy jonakin päivänä ja juuttuu maan keskipisteeseen.

Nyt siitä, mitä näet ja tunnet. Oletetaan, että tämän pienen matkan aikana et kuole lämpötilaan, paineeseen tai ylikuormitukseen ja pystyt seuraamaan ympäristön muutoksia. Kuva riippuu suuresti siitä kohdasta, jossa aloitit putoamisen. Olit luultavasti mantereella. Tässä tapauksessa lennät ensin noin 30 km maankuoren yli. Tässä on syytä huomauttaa, että periaatteessa kaikki tietomme Maan rakenteesta ja sen syvyyksistä on hypoteettista ja perustuvat geofysikaalisiin tietoihin, kuten eri kerrosten läpi kulkevien aaltojen nopeuden muutoksiin. Joten tässä se on. Mannerkuoren paksuus riippuu tektonisista olosuhteista. Se on suurin vuoristossa (70-75 km asti), vähiten laajenemisalueilla, valtameren reunoilla ja merenpohjassa. Ensinnäkin lennät kerroksen läpi, joka koostuu sedimenteistä ja sedimenttikivistä, jos niitä on. Sitten tulee kerros gneissejä ja muita metamorfisia kiviä. Niissä on havaittavissa tunkeutuneita graniitteja. Tämän kerroksen alla tulee olemaan voimakkaasti metamorfoituneita basaltteja, jotka ovat muuttuneet amfiboliteiksi ja granuliiteiksi. Koko tämän ajan paine ja lämpötila kasvavat tasaisesti. Täällä voit muistaa sellaisen asian kuin geoterminen gradientti, joka näyttää kuinka paljon lämpötila nousee syvyyden myötä. Se on erittäin riippuvainen tektonisista olosuhteista ja on suurin vuorten alla.

Jos jostain syystä aloitit putoamisesi valtameren saarelta tai valtamereltä, ohitat ensin sedimenttikerrokset, sitten basalttityynylaavat ja niihin johtavat padot. Niiden alla ovat gabbro-tunkeutumiset. Lopulta saavutat vaipan. Valtameren kuoren paksuus tulee olemaan seitsemän kilometriä. Yleisesti ottaen näkemäsi kuva voi olla melko epätavallinen ja riippuu tektonisesta alueesta, johon porasit reiän.

Jako vaipan ja kuoren välillä on Moho-raja. Vaippa koostuu peridoiteista, jotka sisältävät oliviinia (Mg,Fe)2SiO4 ja pyrokseenia (Mg,Fe)2Si2O6. Kun ne upotetaan, ne muuttuvat vakaammiksi polymorfeiksi. Tämä on havaittavissa noin 410 ja 660 km:n syvyyksissä. Kun liikut alas Mohon rajalta melko kiinteän vaipan läpi, saavutat kerroksen, joka näyttää viskoosimmalta ja nestemäisemmältä. Tosiasia on, että tämän kerroksen materiaali, astenosfääri, sulautuu osittain. Noin 1-5 % aineesta sulaa (määrä riippuu suuresti tektonisista olosuhteista). Päällekkäisten kerrosten luoma korkea paine estää sitä sulamasta kokonaan. Syntyvä sulate ympäröi mineraalirakeita ja varmistaa aineen juoksevuuden. Tänne voi muodostua myös ylöspäin nousevia perus- ja ultraemäksisen magman pesäkkeitä. Kaikki ne suhteellisen kovat ja elastiset kerrokset astenosfäärin yläpuolella ovat litosfääriä. Vesimelonin kuorta muistuttaviin levyihin jaettuna se liukuu astenosfääriä pitkin ja tekee pystysuuntaisia ​​liikkeitä kelluen tämän viskoosin kerroksen pinnalla. Astenosfäärin alapuolella ja 410 km:n rajalla erottuu viskoosisempi mesosfääri. Tässä vaiheessa oliviini muuttuu modifikaatioksi, jolla on spinellirakenne.

Alempi vaippa alkaa 660 km:n syvyydestä. Se koostuu luultavasti perovskiittirakenteen omaavista mineraaleista (Mg,Fe)SiO3 ja magnesiowüstiitistä. Alemmassa vaipassa mineraalit sisältävät valtavia vesivarantoja. Koko vaippa, jonka läpi kuljit, oli kiinteä, koska korkeiden lämpötilojen ohella se altistui myös korkeille paineille. Vaipan konvektiiviset virrat ovat liian hitaita havaittavaksi.

Lopulta saavutat Gutenbergin rajan, joka erottaa ytimen ja alavaipan. Teitä erottaa pinnasta 2900 km. Tämän rajan peittää vedenalaisten ja osittain sulaneiden litosfäärilevyjen vuorten hautausmaa.

2900–5120 kilometriä sukeltat nestemäisen ulkoytimen läpi, joka koostuu rauta-nikkeli-seoksesta, jossa on epäpuhtauksia rikkiä, vetyä ja joitain muita alkuaineita. Aineet sekoittuvat voimakkaasti, mikä luo Maan magneettikentän, mutta alhaisen nopeuden vuoksi et todennäköisesti näe sitä. Kiinteä sisäydin, joka on ulomman asteittaisen jäähtymisen ja jähmettymisen tuote, ulottuu 6370 km:n syvyyteen. Sillä on samanlainen koostumus ja se koostuu raudasta, rikistä ja nikkelistä.

Oletko koskaan miettinyt, mitä tapahtuisi, jos kaivaisit tunnelin maan keskipisteen läpi, minne päätyisin? Vastaus "psykiatrisessa sairaalassa" on hauska, mutta ei oikea. Voit laskea juuri nyt, mihin päädyt, se ei ole vaikeaa... Jokaisella maapallon pisteellä on koordinaatit. Pallo on perinteisesti jaettu eteläiseen ja pohjoiseen pallonpuoliskoon, joilla mitataan leveysasteita, sekä läntiseen ja itäiseen pallonpuoliskoon, jolla mitataan pituusasteet. Joten löytääksesi pisteen planeetalta vastapäätä tätä, sinun on vaihdettava leveysasteen etumerkki ja vähennettävä pituusaste 180:sta ja vaihdettava myös merkki.

Mutta kiirehdin tuottamaan pettymyksen kaikille...

...suurin osa maasta projisoituu Maan keskustan läpi veden pinnalle. Hyvin pieni osa maapallosta projisoituu takaisin maalle. Se näkyy kartalla mustana.

On mielenkiintoisia yhteensattumia. Esimerkiksi lähes kaikki Argentiinan ja Chilen asukkaat kaivavat tunnelin Kiinaan tai Mongoliaan ja Portugalin asukkaat Uuteen-Seelantiin. Venäjällä on myös pieni alue lähellä Baikalia, jonka tunneli vie sinut Falklandinsaarille

Seuraava looginen kysymys on: ja mitä tapahtuu, jos vettä Maailmanmerestä alkaa valua tähän tunneliin?

Tuleeko se yli ja tulvii kaiken ympärillä? Ei, vaikka olettaisimme yksinkertaisuuden vuoksi, että lämpötila tunnelin keskellä on huoneenlämpöinen, vettä alkaa valua sisään ja laskea kiihtyvällä vauhdilla. Jos tunneli on tarpeeksi leveä, niin alusten välisen yhteyden periaatteen mukaan vedenpinnat muuttuvat samanlaisiksi, kun paine on sama, tässä tapauksessa R1 = R2. Koska lähes kaikki maa on maailman valtamerten tason yläpuolella, vedellä täytetty tunneli on melkein kuin kaivo ilman pohjaa. Mutta tunneli on todennäköisesti liian kapea, eikä vesi pääse edes keskelle. Valtava paine puristaa sen pois.

Mitä tapahtuu, jos hyppäät tähän tunneliin?

Oletetaan huvin vuoksi, että tunneli on kauttaaltaan kiinteä (sulan ytimen läpi on vedetty infuusioputki) ja että et ole herkkä lämpötilalle tai paineelle. Muuten kaikki päättyy parin kymmenen kilometrin syvyyteen :-)

Tulet vauhtiin. Hieman myöhemmin Coriolis-voima painaa sinut seinää vasten ja liukut sitä pitkin kuin alas mäkeä. Kitkan takia et koskaan pääse planeetan toiselle puolelle. Tämän estämiseksi tunneli on porattava joko napasta napaan tai kaarevasti - saat kaaren, jonka vuoksi et pääse millään planeetan tiukasti vastakkaiseen pisteeseen.

Jos tunnelissa on oikea kaarevuus, putoat siihen normaalilla (alku) kiihtyvyydellä ja koet täydellisen painottomuuden. Samaan aikaan kiihtyvyys heikkenee vähitellen ja lentäessäsi suurimmalla läheisyydellä Maan keskustasta, sinulla on noin 7 km/s nopeus. Jos tunneli kulkee planeetan akselia pitkin ja on suora, niin maksiminopeus on täsmälleen sama kuin ensimmäinen kosminen nopeus pisteessä, josta aloitit putoamisen. Tämän pisteen ohituksen jälkeen kiihtyvyys muuttuu negatiiviseksi ja hidastat vauhtia yhä aktiivisemmin (täysin painottomuuden kokeminen. Lopulta nopeudesi katoaa täsmälleen tunnelin uloskäynnissä. Sekunnissa voit pohtia Australian maisemaa ja heiluttaa nopeasti käsi, jonka jälkeen alat pudota takaisin ja niin edelleen - lennät edestakaisin loputtomasti.
Jos tunneli ei ole Maan akselilla ja siksi sillä on kaaren muoto, paluulennolle tarvitset toisen tunnelin - mutkalla toiseen suuntaan. Luonnollisesti tämä toinen tunneli ei enää johda sinua lähtöpisteeseen, joten loputtomissa edestakaisissa lennoissa joudut kaivamaan esiin koko planeetan tunneleilla, jotka eivät ehkä koskaan pysty sulkeutumaan takaisin alkuun. Tämä on laskettava.

No, jos ilma pysyy edelleen tunnelissa, pystyt kiihtymään maksimissaan 200 km/h, eikä tietenkään inertiasi riitä planeetan toiselle puolelle pääsemiseen. Heilut useita kertoja suurissa syvyyksissä ja pysähdyt lähellä keskustaa painottomuudessa. Finita!

Tieteellinen aikakauslehti American Journal of Physics (AJP) katsoi tarpeelliseksi julkaista Kanadan Montrealissa sijaitsevasta McGill-yliopistosta valmistuneen Alexander Klotzin artikkelin, jossa hän laski, kuinka monta minuuttia kestäisi lentää suoraan maan läpi.

Puhumme tietysti hypoteettisesta matkasta tunnelikaivon läpi, joka alkaa esimerkiksi Lontoosta, kulkee planeetan keskustan läpi ja päättyy toiselle puolelle. Jos tällainen tunnelikaivo todella olisi olemassa, sen uloskäynti sijaitsisi Antipodes-saarella, joka sijaitsee lähellä Uutta-Seelantia. Se on aivan Lontoota vastapäätä kohtisuorassa suunnassa.

Jos uskot aiempia laskelmia, jotka tehtiin viime vuosisadalla, niin Lontoossa kaivotunneliin hypännyt henkilö lentäisi sieltä Antipodes-saarella 42 minuutissa 12 sekunnissa. Ja Klotzin mukaan kävi ilmi, että hyppääjä olisi uloskäynnissä 38 minuutin 11 sekunnin kuluttua.

Kuten valmistunut selitti, aiemmat tutkijat eivät ottaneet huomioon sitä tosiasiaa, että Maan tiheys muuttuu syvyyden myötä - he ottivat tietyn keskiarvon. Syvyyksissä - erityisesti metalliytimen alueella - planeetta on paljon tiheämpi. Painovoima on siellä vahvempi. Näin ollen gravitaatiovoimien aiheuttama kiihtyvyys on suurempi.

Klotz teki korjauksia käyttämällä äskettäin seismisellä luotauksella saatuja tietoja pohjamaan tiheydestä eri syvyyksillä. Ja hän päätti: hyppääjä lentää ylös Maan keskustaan ​​nopeammin kuin aiemmin uskottiin. Se lentää ohi nopeudella 29 tuhatta kilometriä tunnissa. Sitten se alkaa hidastua lähestyen uloskäyntiä. Mutta lopulta se pääsee silti Antipodes-saarelle nopeammin - melkein 4 minuuttia.

Antipodes-saari on suurin Uuden-Seelannin lähellä sijaitsevasta Antipodes-saariryhmästä. Siellä Lontoosta lähtevä matkustaja lentää ulos.

Onko muilla lisättävää tähän hypoteettiseen aiheeseen?

Muuten, ensimmäisestä kuvasta, lue täältä , ja täällä Alkuperäinen artikkeli on verkkosivustolla InfoGlaz.rf Linkki artikkeliin, josta tämä kopio on tehty -

Tarkastellaan syksyä fysiikan näkökulmasta. Jätetään huomioimatta ilmanvastus (ja sen olemassaolo) ja kitka tunnelin seiniä vasten. Pidämme Maan tiheyttä homogeenisena, vaikka todellisuudessa näin ei tietenkään ole)

Huomasimme, että pudotuksesi on samanlainen kuin liike harmonisessa heilurissa, ja laskemme ajan, jonka aikana lennät Maan ohi. Tietenkin sinun täytyy tehdä tämä uudestaan ​​​​ja uudestaan. Vaikka ilman ja seinien vastuksen ja Maan epähomogeenisuuden vuoksi putoamisesi pysähtyy jonakin päivänä ja juuttuu maan keskipisteeseen.

Nyt siitä, mitä näet ja tunnet. Oletetaan, että tämän pienen matkan aikana et kuole lämpötilaan, paineeseen tai ylikuormitukseen ja pystyt seuraamaan ympäristön muutoksia. Kuva riippuu suuresti siitä kohdasta, jossa aloitit putoamisen. Olit luultavasti mantereella. Tässä tapauksessa lennät ensin noin 30 km maankuoren yli. Tässä on syytä huomauttaa, että periaatteessa kaikki tietomme Maan rakenteesta ja sen syvyyksistä on hypoteettista ja perustuvat geofysikaalisiin tietoihin, kuten eri kerrosten läpi kulkevien aaltojen nopeuden muutoksiin. Joten tässä se on. Mannerkuoren paksuus riippuu tektonisista olosuhteista. Se on suurin vuoristossa (70-75 km asti), vähiten laajenemisalueilla, valtameren reunoilla ja merenpohjassa. Ensinnäkin lennät kerroksen läpi, joka koostuu sedimenteistä ja sedimenttikivistä, jos niitä on. Sitten tulee kerros gneissejä ja muita metamorfisia kiviä. Niissä on havaittavissa tunkeutuneita graniitteja. Tämän kerroksen alla tulee olemaan voimakkaasti metamorfoituneita basaltteja, jotka ovat muuttuneet amfiboliteiksi ja granuliiteiksi. Koko tämän ajan paine ja lämpötila kasvavat tasaisesti. Täällä voit muistaa sellaisen asian kuin geoterminen gradientti, joka näyttää kuinka paljon lämpötila nousee syvyyden myötä. Se on erittäin riippuvainen tektonisista olosuhteista ja on suurin vuorten alla.

Jos jostain syystä aloitit putoamisesi valtameren saarelta tai valtamereltä, ohitat ensin sedimenttikerrokset, sitten basalttityynylaavat ja niihin johtavat padot. Niiden alla ovat gabbro-tunkeutumiset. Lopulta saavutat vaipan. Valtameren kuoren paksuus tulee olemaan seitsemän kilometriä. Yleisesti ottaen näkemäsi kuva voi olla melko epätavallinen ja riippuu tektonisesta alueesta, johon porasit reiän.

Jako vaipan ja kuoren välillä on Moho-raja. Vaippa koostuu peridoiteista, jotka sisältävät oliviinia (Mg,Fe)2SiO4 ja pyrokseenia (Mg,Fe)2Si2O6. Kun ne upotetaan, ne muuttuvat vakaammiksi polymorfeiksi. Tämä on havaittavissa noin 410 ja 660 km:n syvyyksissä. Kun liikut alas Mohon rajalta melko kiinteän vaipan läpi, saavutat kerroksen, joka näyttää viskoosimmalta ja nestemäisemmältä. Tosiasia on, että tämän kerroksen materiaali, astenosfääri, sulautuu osittain. Noin 1-5 % aineesta sulaa (määrä riippuu suuresti tektonisista olosuhteista). Päällekkäisten kerrosten luoma korkea paine estää sitä sulamasta kokonaan. Syntyvä sulate ympäröi mineraalirakeita ja varmistaa aineen juoksevuuden. Tänne voi muodostua myös ylöspäin nousevia perus- ja ultraemäksisen magman pesäkkeitä. Kaikki ne suhteellisen kovat ja elastiset kerrokset astenosfäärin yläpuolella ovat litosfääriä. Vesimelonin kuorta muistuttaviin levyihin jaettuna se liukuu astenosfääriä pitkin ja tekee pystysuuntaisia ​​liikkeitä kelluen tämän viskoosin kerroksen pinnalla. Astenosfäärin alapuolella ja 410 km:n rajalla erottuu viskoosisempi mesosfääri. Tässä vaiheessa oliviini muuttuu modifikaatioksi, jolla on spinellirakenne.

Alempi vaippa alkaa 660 km:n syvyydestä. Se koostuu luultavasti perovskiittirakenteen omaavista mineraaleista (Mg,Fe)SiO3 ja magnesiowüstiitistä. Alemmassa vaipassa mineraalit sisältävät valtavia vesivarantoja. Koko vaippa, jonka läpi kuljit, oli kiinteä, koska korkeiden lämpötilojen ohella se altistui myös korkeille paineille. Vaipan konvektiiviset virrat ovat liian hitaita havaittavaksi.

Lopulta saavutat Gutenbergin rajan, joka erottaa ytimen ja alavaipan. Teitä erottaa pinnasta 2900 km. Tämän rajan peittää vedenalaisten ja osittain sulaneiden litosfäärilevyjen vuorten hautausmaa.

2900–5120 kilometriä sukeltat nestemäisen ulkoytimen läpi, joka koostuu rauta-nikkeli-seoksesta, jossa on epäpuhtauksia rikkiä, vetyä ja joitain muita alkuaineita. Aineet sekoittuvat voimakkaasti, mikä luo Maan magneettikentän, mutta alhaisen nopeuden vuoksi et todennäköisesti näe sitä. Kiinteä sisäydin, joka on ulomman asteittaisen jäähtymisen ja jähmettymisen tuote, ulottuu 6370 km:n syvyyteen. Sillä on samanlainen koostumus ja se koostuu raudasta, rikistä ja nikkelistä.

Teoreettisen fysiikan hauska osa (ja joidenkin mielestä paras osa) on, että voit kysyä tyhmän kysymyksen ja laskea (joskus tyhmän) vastauksen. Mitä tapahtuisi esimerkiksi, jos poraisit reiän Maan keskustan läpi ja hyppäisit sen läpi? "Kuka edes tekisi noin tyhmää?" - kysyt. Ilmeisesti ei kukaan. Tällainen teko tappaa sinut erittäin hienostuneella tavalla ja jakaa sinut miljoonia kertoja. Mutta. Oletetaan, että joku uskalias päätti tehdä tämän tieteen vuoksi? Mitä voisi tapahtua teoriassa?

Ensin todetaan ilmeinen asia: et voi porata reikää Maan keskustan läpi. Olisi hyvin, hyvin suurta liioittelua väittää, että meillä ei ole tarpeeksi teknisiä valmiuksia tämän merkittävän toimenpiteen toteuttamiseen. Mutta tietysti voimme periaatteessa porata reikiä Maahan. Kuinka syvälle olemme menneet?

Nykyään planeetan syvin reikä on Kuolan supersyvä kaivo. Sen poraus alkoi 1970-luvulla ja päättyi noin 20 vuotta myöhemmin, kun poraajat saavuttivat 12 262 metrin syvyyteen. Tämä on noin 12 kilometriä. Mutta tämä ei ole edes hiusta verrattuna maan halkaisijaan. Miksi lopetimme? Kun lähestyt Maan keskustaa, kaikki lämpenee huomattavasti. Tämä johtuu siitä, että maapallon ydin on valmistettu nestemäisestä metallista ja kuumennetaan 5400 celsiusasteeseen. Ja jo 12 kilometrin syvyydessä poraajat kohtasivat 170 celsiusasteen lämpötiloja.

Luulen, että tiedät, että tässä lämpötilassa et elä kauan.

Mutta jos jotenkin onnistut sukeltamaan vielä syvemmälle, löydät magman 48 kilometrin syvyydestä. Tällä hetkellä sinut poltetaan.

Ja vaikka olettaen, että onnistuit voittamaan tämän kiusallisen haitan, jos kehitit jonkinlaisen putken, jonka avulla voit kulkea turvallisesti paahtavan magman läpi, ilma itse tappaa sinut. Tarkemmin sanottuna ilmanpaine. Aivan kuten tunnet painetta sukeltaessasi syvälle veteen, tunnet painetta, kun yläpuolellasi on paljon ilmaa (siksi Venuksen paksu ilmakehä puristaa sinut kakuksi). Omalla planeetallamme täytyy sukeltaa 50 kilometriä syvälle ennen kuin paine putkessa nousee yhtä korkeaksi kuin meren pohjassa.

Siksi, jos tavoitteesi ei ole itsetuho, sinun ei pitäisi jäädä sellaiseen syvyyteen.

Mutta vaikka onnistuitkin tekemään putken, jonka avulla pääsit tunkeutumaan magmaan, ratkaisisit ilmaongelmat ja avaruuspuku teki kohtalosi helpommaksi, ongelmat säilyvät. Esimerkiksi planeetan pyöriminen. Puolivälissä Maan keskustaan, liikut sivuttain noin 2400 kilometriä tunnissa nopeammin kuin putken seinät. Tämä ei ole hyväksi terveydelle. Voit osua putken seinämään ja kuolla, käy ilmi.

No, jos ratkaisimme myös tämän kysymyksen (ja useat muut, joita emme edes vaivautuneet mainita), jos pystyit hyppäämään maan läpi, vauhtisi antaa sinun liikkua ytimen toisella puolella. Kuinka kauan se jatkuu?

  1. Tämä on vastaus kaikkiin kysymyksiin sellaisena kuin sen tiedämme. 42 minuuttia.

Mutta hauskuus ei lopu tähän. Maan voimakkaan painovoiman ja voimakkaan vauhdin ansiosta, kun olet toisella puolella, alat taas pudota kohti Maata. Ja jatkat alusta asti. Heilut edestakaisin siniaaltossa, kuten jojo.

Chikyu-projektin tavoitteena on porata maankuoren läpi. Tähän mennessä kukaan ei ole onnistunut tässä. Japanilaisten tiedemiesten projektia on jo verrattu lentoon Kuuhun.

He suunnittelevat suorittavansa Japanin saarten lähellä kokeen, jota on jo verrattu lentoon Kuuhun. Kokeilussa kuitenkin ajetaan vaatimattomampia matkoja - hieman yli kymmenen kilometriä, ja kaikki projektissa elävät osallistujat jäävät paikoilleen ja laitteet tekevät "likaisen" työn. Tavalla tai toisella ryhmä asiantuntijoita aikoo mennä syvemmälle kuin kukaan muu maankuoreen: he poraavat syvimmän kaivon valtameren pohjaan. Geologit, biologit ja geofyysikot ovat yhtä kiinnostuneita kaivosta. Toisin kuin astronautit, jotka pystyvät esikatselemaan tulevan laskeutumisen paikkaa kaukoputken läpi, tässä tutkijat joutuvat toimimaan enimmäkseen sokeasti. Heillä on käytettävissään tietoa seismisten aaltojen kulkemisesta maan läpi ja melko vaatimattomia tuloksia aikaisemmista yrityksistä. Ja ne osoittavat, että "maanalaiset" ennusteet, toisin kuin "taivaalliset", osoittautuvat harvoin oikeiksi.

Syvimmän kaivon (toistaiseksi) kaivoivat Kuolan niemimaalla Neuvostoliiton luonnontieteilijät. Työ aloitettiin jo vuonna 1970. Tuolloin maankuorta pidettiin vielä "yksinkertaisena" kaksikerroksisena rakenteena - ensin graniitteina, sitten basalttina. Alla oli laskelmien mukaan raja nesteen ja kiinteän aineen välillä - "Mohorovicin pinta" tai "Moho". Vielä alempana on vaippa, eli sulakerros, joka muodostaa suurimman osan planeetan massasta. Edistyään hieman yli 12 kilometriä 22 vuodessa, he lopettivat kaivamisen - ei vähiten siksi, että odotukset eivät täyttyneet. Porat eivät koskaan päässeet vaippaan, ja lämpötilamittaukset osoittivat, että tätä ei olisi mahdollista saavuttaa käytettävissä olevilla keinoilla. Laitteet hajosivat toistuvasti, minkä seurauksena maankuoreen tehtiin suunniteltua enemmän reikiä.

Kuten tulee olemaan

Japanilaiset tutkijat valitsivat toisen reitin - vedenalaisen. Mantereiden alla vaipan raja sijaitsee syvemmällä kuin 30 kilometriä, ja valtameren pohjassa maankuori on paljon ohuempi. Nämä näkökohdat ovat perustana ensimmäiselle erittäin syvälle kaivoprojektille, joka keksittiin vuonna 1957 ja tunnetaan nimellä Mohole (Mohorovicin reikä). Sitten oli kuitenkin mahdollista tehdä vain 5 pientä reikää pohjaan Meksikon rannikolla. Lupaavasta suunnitelmasta huolimatta kukaan ei ole saavuttanut yliluonnollisia korkeuksia (tarkemmin sanottuna syvyyksiä) sen toteutuksessa: pisin kaivo menee nyt vain 2111 metriä pohjatason alapuolelle. Sen porasi itäisellä Tyynellämerellä amerikkalainen laiva JOIDES Resolution, joka muutettiin öljyntuotantoaluksesta. Viime aikoihin asti se oli ainoa työkalu tällaisten ongelmien ratkaisemiseen. Japanissa rakennettu Chikyu muutti "voimien kohdistuksen".

Alus, jonka uppouma on 57 tuhatta tonnia ja pituus 210 metriä, on kolmanneksen edeltäjäänsä suurempi. Chikyulla on laskeutumispaikka helikopterille, johon mahtuu 30 ihmistä, ja oma "rautatie" laitteiden kuljettamiseksi 121-metriseen torniin. Hän suorittaa päätyön - valtameren pohjan porauksen. Tämän prosessin aikana laivan tulee pysyä "kiinteänä" kaivon akseliin, joten sitä neuvotaan selvittämään sijaintinsa useiden GPS-satelliittien avulla. Porausten lisäksi alus liitetään merenpohjaan 4 kilometriä paksuilla putkilla – järjestelmä, jota ei ole aiemmin käytetty. Oletetaan, että tällä laitteistolla aluksella ehtii tehdä seitsemän kilometrin mittainen reikä merenpohjaan noin kuudesta kuukaudesta vuoteen.

Koko tämän ajan 150 miehistön laiva viettää 60 kilometriä Japanin rannikosta, ja apulaivat toimittavat sinne materiaaleja, vettä ja ruokaa. Tärkeimmät vaikeudet eivät kuitenkaan liity tähän. Mitä lähemmäs pora tulee Mohorovicin pintaa, sitä enemmän laitteet kuumenevat. Useiden satojen celsiusasteiden lämpötilat riittävät vaurioittamaan elektroniikkaa. Lisäksi tuhansien metrien syvyydessä paine saavuttaa tuhansia ilmakehyksiä. Siksi he päättivät täyttää putket sisältä "keinomudalla": kierron ansiosta se jäähdyttää porat ja anturit, ylläpitää "voimien tasapainoa" ja samalla huuhtelee pois kivipalat.

Miksi tämä on välttämätöntä?

Geologien näkökulmasta kokeen päätavoitteena on ottaa vaippamateriaalia ja viedä se pintaan. Tulivuoria lukuun ottamatta, jotka (laavan muodossa) tuovat sen esiin syvyyksistä, sen poistamiseen ei ole toistaiseksi ollut muita laitteita. (On tärkeää huomata, että magma eli tuleva vulkaaninen laava ei yleisesti ottaen vastaa koostumukseltaan vaipan aineen kanssa - se voi koostua korkeiden lämpötilojen vaikutuksesta sulaneista kuoren mineraaleista.) Jotkut, ei kohtuuttomasti , verrattiin tätä "Apollo-kuuprojektiin" - vaikka olisi oikeampaa muistaa ensimmäisten kuun mineraalien toimittaminen maan päälle Neuvostoliiton Luna-16-laitteistolla.

Tietysti tutkijat ovat myös kiinnostuneita paljon siitä, mitä voi kohdata matkalla vaippaan. Etenkään ne eivät sulje pois mahdollisuutta törmätä öljy- tai kaasukenttään, vaikka tätä pidetäänkin pikemminkin vaarallisena mahdollisuutena poraustoimenpiteelle. Kommentoijat ovat kuitenkin yhtä mieltä siitä, että luonnonvaroista riippuvainen Japani tuskin näkee öljyä epämiellyttävänä yllätyksenä. Tutkimuksella on kuitenkin myös muita käytännön tavoitteita. Maankuoren "pullonkaula", 600 kilometriä Tokiosta, jonne alus lähetetään, sijaitsee kahden tektonisen laatan - Filippiinien ja Euraasian - rajalla. Tämä tarkoittaa, että täällä tapahtuu maanjäristyksiä - ja seismologien mukaan joka viides suuri maanjäristys tapahtuu Japanin läheisyydessä. Nykyaikaiset teoriat selittävät suurimman osan kataklysmeistä levyjen reunoihin kerääntyneillä mekaanisilla jännityksillä, joiden "poisto" saa levyt liikkumaan. Jännitteiden etämittaus on kuitenkin lähes mahdotonta, ja nyt niitä halutaan tarkkailla läheltä.

Toinen seikka tuo maanalaisen tehtävän lähemmäksi avaruustehtävää: biologit aikovat löytää elämää merenpohjan alta. Aikaisemmin oli yleistä ajatella, että mikro-organismit elävät ohuessa vedenalaisessa maaperässä, mutta aikaisemmissa kaivoissa bakteereja pystyttiin havaitsemaan yli kilometrin syvyydeltä. Kaikki ne luokitellaan eksoottisten elinolosuhteiden - liiallisen lämpötilan ja paineen - vuoksi extremofiileiksi. Tiedetään, että ensimmäisistä tällaisista organismeista eristettyjä proteiineja voidaan "oksastaa" kasveihin, jotta ne olisivat kestävämpiä. Tiedemiehet eivät kuitenkaan ole kiinnostuneita vain sovelluksista. Syvyys, jossa viimeinen elävä olento löydetään, katsotaan automaattisesti biosfäärin alarajaksi - ja rajan siirtyessä myös arvioiden planeetan biomateriaalin määrästä pitäisi muuttua.

Kuten yritykset tutkia avaruutta, ultra-syvä tutkimus ei jätä välinpitämättömiä ihmisiä, jotka ovat perinteisesti kaukana tieteestä. Useat uskonnolliset sivustot kutsuvat tätä aikomukseksi "kaivaa helvetti". Siten viitaten neuvostotieteilijään Azzakoviin (luultavasti hänen sukunimensä oli vääristynyt, kun se käännettiin englanniksi), joka "osallistui kaivon luomiseen Siperiaan" (tarkoittaen Kuolan kaivoa), he raportoivat mikrofonien tallentamia "huutoja ja huokauksia". syvyydessä.

Japanilainen alus aloittaa "helvetin kaivaukset" syyskuussa 2007. Joulukuun alussa hän keräsi ensimmäiset näytteet ja osoitti olevansa toimintakuntoinen. Ei voida sanoa varmasti, onnistuuko "täysikokoinen" kokeilu ja kuinka kauan se kestää. Tämä menetelmä "päästyä pohjaan" on kuitenkin jo osoittanut arvonsa.

Kuten Lenta.Ru raportoi, maankuoren suurimman syväporausprojektin ensimmäinen vaihe on saatu päätökseen onnistuneesti, Japanin meri- ja maatutkimus- ja teknologiavirasto (JAMSTEC) kertoi lehdistötiedotteessaan.

Chikyu-kokeen tavoitteena on porata maankuoren läpi (kukaan ei ole tähän mennessä onnistunut) poraamalla kuuden-seitsemän kilometrin mittainen porausreikä.

Japanilaiset tutkijat päättivät porata merenpohjaa: vedenalaisen porauksen lisävaikeuksista huolimatta tämä yleensä yksinkertaistaa tehtävää: valtameren pohjassa oleva maankuori on paljon ohuempi. Hankkeen pääinstrumentti on Chikyu-alus, joka on yhdistetty merenpohjaan poraustyökalujen ja putkien avulla. Hankkeella on useita tavoitteita: ottaa vaippamateriaalia ja toimittaa se pintaan, tutkia mineraaliesiintymiä, mitata jännitystä Japanin lähellä olevien tektonisten laattojen rajalla, mikä usein johtaa maanjäristuksiin, selkeyttää biosfäärin alarajaa.

Syyskuun 21. ja marraskuun 15. päivän välisenä aikana Nankain kaivantoa porattiin (kahden tai neljän kilometrin syvyydessä). Kairaa kairattiin yhteensä 12 kuudella alueella. Työtä vaikeutti voimakas Kuroshio-virta (nopeus jopa neljä solmua) ja porausalueen erityispiirteet: rakenteiden voimakkaat muodonmuutokset levyjen liitoskohdissa. Yhden porakoneen pohja katkesi yhtäkkiä, mikä johti poranterän ja instrumenttien menettämiseen.

Tiedemiehet käyttivät puunkorjuuta porauksen aikana -menetelmää tehden tarvittavat mittaukset suoraan poran edetessä kaivossa, joten he olivat jo saaneet arvokasta geologista tietoa. Vaikeuksista huolimatta projektin ensimmäinen vaihe saatiin onnistuneesti päätökseen. 16. marraskuuta toinen alkoi heti.

Aiheeseen liittyvät julkaisut