PinRedditShareTweetEmailWhatsApp0 Shares
Известно, что люди мечтали о путешествии к центру Земли, по крайней мере, с 1864 года, когда Жюль Верн опубликовал «Путешествие к центру Земли» . Вероятно, это было лишь любопытством за несколько лет до этого. Но практическая реализация идеи проложить себе путь к центру планеты не так проста, как может показаться. Мы побывали на Луне, но до ядра Земли мы еще не добрались, и это довольно впечатляюще.
Расстояние до центра Земли составляет 3959 миль, хотя, очевидно, оно немного варьируется в зависимости от начальной точки. На экваторе — 3963 мили, а на Северном полюсе — 3949 миль. За эти различия следует благодарить вращение Земли, из-за которого она не является идеальной сферой.
Сама по себе идея вырыть яму до центра Земли несложна для понимания. В наше время можно представить, что для этого потребуется гигантская буровая машина. Но рытье шахт — это удивительно древнее изобретение человечества. Древние египтяне добывали золото еще 4000 лет назад.
Египтяне первыми освоили технологию проходки шахт. Позднее такие культуры, как греки, персы и римляне, заимствовали эти методы у египтян для своей горнодобывающей промышленности. Это была ужасно опасная работа, и в основном её нанимали преступники, потому что никому не было дела до их гибели. Лишь спустя годы, когда найти принудительный труд стало сложнее, условия безопасности улучшились.
Простые шахты намного, намного старше тех, что создавали египтяне. Самая древняя из известных шахт датируется 43 000 годом до нашей эры и находится в Африке. Достаточно сказать, что люди копали ямы в поисках чего-либо очень давно.
Несмотря на то, сколько времени мы потратили на рытье ям, копать исключительно глубокие ямы — это совсем другое дело. Чем глубже копаешь, тем опаснее становится. Есть множество причин, почему добраться до центра Земли можно не просто лопатой во дворе. Но современные технологии просто поразительны. Так что, если бы кто-то захотел добраться до центра Земли прямо сейчас, смогли бы они? И насколько близко мы уже подошли к этому? Давайте посмотрим.
Что находится в Центре?
Центр Земли представляет собой сферу, состоящую в основном из железа, радиусом 758 миль. Температура в нем превышает 5000 градусов Цельсия, и он находится под огромным давлением, о котором мы поговорим позже. Несмотря на то, что ядро невероятно горячее, оно не находится в жидком состоянии. Хотя железо плавится при температуре около 1500 градусов Цельсия, давление в центре Земли удерживает его в твердом состоянии.
Ядро находится под таким огромным давлением и настолько плотно сжато, что атомы железа не могут свободно перемещаться в жидком состоянии, несмотря на температуру. Вместо этого они просто меняются местами с соседними атомами в очень тесном взаимодействии.
Некоторые исследования предполагают, что ядро представляет собой не твердое тело и даже не плазму, а суперионное вещество, существующее в состоянии между жидким и твердым.
Различные слои Земли, от внутреннего ядра до внешнего ядра, мантии и коры, были определены не с помощью бурения, а с помощью сейсмологии. Изучение землетрясений позволило ученым определить, что находится под нами. Мы можем анализировать сейсмические волны и определять, как они распространяются, подобно наблюдению за световыми волнами или прослушиванию звуковых волн. Это можно сравнить с использованием рентгеновских лучей для изучения внутренних структур тела. Изучение позволяет нам узнать, какая часть недр Земли является твердой, какая – жидкой, какой должна быть ее плотность и так далее.
По мере совершенствования технологий мы узнали, что внутреннее строение Земли гораздо сложнее, чем те четыре основных слоя, о которых нас всех учили. Мантия, например, имеет множество переходов. В мантии даже есть горные хребты с вершинами, которые почти затмевают Эверест.
Самое глубокое, на что мы погружались
По состоянию на 2024 год, самая глубокая скважина, пробуренная человеком в недрах Земли, — это Кольская сверхглубокая скважина. Пробуренная на Кольском полуострове в российской Арктике, эта скважина превзошла все предыдущие попытки. Проект был начат Советским Союзом в 1970 году и продолжался до 1992 года.
Кольская сверхглубокая скважина уходит вглубь земли на поразительную глубину в 40 230 футов. Это составляет примерно 7,6 мили, или 0,19% от пути к центру. Это наш лучший результат за всю историю.
Возможно, вы читали о том, что нефтяная платформа «Аль-Шахин» глубже, но на самом деле это не так. Скважина на платформе простирается на 40 318 футов, но не вниз, поэтому Кольская скважина все же глубже. Причем значительно. Скважина на Сахалине в России похожа: ее длина составляет 40 604 фута, но она не направлена вниз, как Кольская.
Одной из причин, по которой Кольская скважина была заброшена в 1992 году, было то, что буровая бригада работала при температурах около 180 градусов Цельсия или 356 градусов по Фаренгейту. Они ожидали, что температура будет примерно на сто градусов ниже. В другой скважине в Германии, глубиной всего 30 000 футов, температура достигала 500 градусов по Фаренгейту.
Другие проекты осуществлялись в разных уголках мира. В США в Оклахоме пробурили газовую скважину, которая достигла шести миль в длину, прежде чем столкнулась с расплавленной серой, и ее пришлось остановить. В 1960-х годах в рамках проекта «Мохол» пытались бурить из-под океана, но у них закончились деньги.
Является ли это возможным?
Извините, что забегаю вперед, но по сути ответ — нет. Мы не можем добраться до центра Земли. При проведении глубокого бурения возникает множество проблем. Одна из них, о которой мы уже говорили, — это нагрев. Чем глубже вы погружаетесь, тем сильнее становится температура.
Буровое оборудование рассчитано на работу с теплом от трения, но если к этому добавляется тепло от трения, а температура буримого материала уже достигает 350 градусов по Фаренгейту или выше, то проблема усугубляется. Буровое оборудование начинает ломаться или плавиться. Особенно когда температура повышается сильнее, чем ожидалось. Кроме того, порода также подвергается воздействию тепла. Если трение и давление начинают плавить породу, она становится вязкой и её становится труднее бурить. И это даже не учитывает внешнее ядро Земли, которое фактически состоит из расплавленного железа и никеля.
Считается, что температура в центре Земли составляет около 5200 °C или 9300 °F. Если буровые установки не могут достичь даже доли этой глубины, не будучи выведенными из строя из-за высокой температуры, то ничто из того, что мы создали до сих пор, не сможет выдержать бурение на такую глубину и при такой температуре.
Настолько же тревожным, как и температура, сравнимая с температурой поверхности Солнца, является давление. Давление в центре Земли в 3,5 миллиона раз превышает давление на поверхности. Опять же, ни один из когда-либо разработанных нами функциональных инструментов не выдержит бурения в таких условиях. Накопление этого давления также способствует самопроизвольному схлопыванию скважин и требует постоянного поддержания баланса путем закачки жидкости, а также регулирования температуры.
Нестабильность была проблемой как для немецкой скважины KTB, так и для Кольской скважины. В идеале буровая установка должна быть идеально вертикальной, чтобы уменьшить крутящий момент, но это невероятно сложно сделать. Чем глубже буровая установка, тем более нестабильной она становится и тем выше вероятность поломки. Кольская скважина застряла в скале и не смогла продвинуться дальше, что и остановило дальнейшее бурение.
К моменту завершения бурения скважины KTB команде пришлось несколько раз отступать и начинать заново из-за трудностей с обслуживанием скважины, которые привели к ее поломкам. Оборудование ломалось и не подлежало извлечению, поэтому буровую установку приходилось отодвигать достаточно далеко, чтобы попытаться пробурить скважину снова. В итоге, когда бурение стало невозможным, им пришлось использовать буровое долото диаметром 6,5 дюймов.
И КТБ, и Кольская АЭС также понесли финансовые потери. Это были многомиллионные проекты. Кольской АЭС, к сожалению, пришлось столкнуться с тем, что это был советский проект, а это означало, что распад Советского Союза серьезно осложнил ситуацию. Но и КТБ не смог обеспечить финансирование для продолжения работы, это оказалось слишком дорого.
К моменту завершения проекта правительство Германии потратило 338 миллионов долларов. Считается, что строительство Колы обошлось примерно в 100 миллионов долларов. С учетом инфляции это составляет около 253 миллионов долларов в сегодняшних ценах.
И последнее, что вызывает опасения, — это время. На бурение скважины КТБ ушло 15 лет. На бурение Кольской скважины — 22 года. Если бы Кольская скважина продолжала буриться с той же скоростью до самого центра, на это потребовалось бы почти 11 000 лет.
Что бы произошло теоретически?
Хорошо, мы только что растоптали идею о том, чтобы добраться до центра Земли. Но мы же не бурим там скважины, мы просто обсуждаем это, верно? Так что же произойдет, если теоретически туда можно будет добраться?
Очевидно, вам придётся столкнуться с теми проблемами, которые мы уже обсуждали и которые до сих пор тормозили прогресс – невероятная жара и невероятное давление. Но давайте представим, что у нас есть широкая, устойчивая дыра до самого центра. Прыгайте!
Примерно на глубине одного километра (0,6 мили) в этой яме температура поднимется выше 45°C (113°F), так что у вас начнётся тепловой удар. Дальше будет только хуже, а вы прошли всего 0,02% пути. Температура достигнет точки кипения ещё до того, как вы окажетесь на глубине двух миль, поэтому вам понадобится вентилятор или бутилированная вода, чтобы охладиться.
На глубине 30 миль вы столкнетесь с проблемой магмы. Да, вы и так уже мертвы от жары, но теперь вы полностью превратитесь в сажу. Но давайте проигнорируем это и продолжим.
Если говорить о более забавных вещах, то если вы можете путешествовать в вакууме, то после некоторого свободного падения вы достигнете скорости почти 17 400 миль в час. Так что это будет короткое путешествие! Если же вы не в вакууме, то вы застрянете на предельной скорости, и к тому моменту, когда вы достигнете центра, гравитация выровняется, и вы окажетесь в ловушке внутри этой сферы из железа, нагретого до 5000 градусов.
При давлении в 3,6 миллиона атмосфер вы уже не можете существовать. Фридайверы могут научиться выдерживать давление в 10 атмосфер, но при этом они рискуют получить необратимые травмы или умереть. Некоторым людям удавалось выдерживать давление в 30 атмосфер.
Подводный аппарат «Титан», печально известный трагической катастрофой и взрывом на пути к обломкам «Титаника», испытывал давление до 400 атмосфер. Излишне говорить, что 3,6 миллиона — это почти невозможно себе представить.
Если вы находитесь в яме или трубе, заполненной воздухом, весь воздух над вами давит вниз, создавая давление, не сравнимое ни с чем на поверхности. На расстоянии 50 километров или 30 миль вы достигнете давления воздуха, равного давлению на дне океана.
Ещё одна проблема в том, что вы движетесь быстрее, чем дыра, в которую падаете. Земля вращается, а это значит, что стены вашего туннеля будут врезаться в вас, пока вы не превратитесь в фарш. Да эта дыра не может перестать убивать вас, не так ли?
Так что, по сути, как бы вы ни углублялись в теорию, нет простого способа избежать множества ужасно болезненных вещей, которые с вами произойдут, если вы попытаетесь добраться до центра Земли. Возможно, это хорошо, что мы туда не можем попасть. Если, конечно, когда-нибудь не окажется возможным лазерное бурение.
Другие статьи, которые могут вас заинтересовать