Мы знаем, что люди хотели отправиться в путешествие к центру Земли по крайней мере с 1864 года, когда французский писатель Жюль Верн опубликовал роман «Путешествие к центру Земли». Вероятно, это было предметом любопытства по крайней мере за несколько лет до этого. Но на практике прорыть себе путь к центру планеты не так проста, как вы могли бы подумать.
Расстояние до центра Земли составляет 6371 километров, хотя, очевидно, оно немного варьируется в зависимости от вашей отправной точки. Это 6378 км на экваторе и 6355 км на северном полюсе. Это все благодаря вращению Земли, которое делает ее не совсем идеальной сферой.
Как концепцию, несложно уложить в голове идею рытья ямы к центру Земли. В наше время вы можете представить, что мы могли бы использовать гигантскую буровую машину. Но рытье шахтных стволов — это удивительно старое человеческое изобретение. Древние египтяне добывали золото таким образом еще 4000 лет назад.
Египтяне были пионерами технологии проходки шахт. Более поздние цивилизации, такие как греки, персы и римляне, заимствовали эти методы у египтян для своей собственной добычи. Это была ужасно небезопасная работа, древние горняки гибли и калечились, добывая руду. Сейчас добыча стала более безопасна, но и до сих пор работа горняка является самой опасной.
Более простые шахты намного, намного старше тех, что построили египтяне. Самая старая известная шахта датируется 43 000 годом до нашей эры и была найдена в Африке. Достаточно сказать, что люди копали ямы в поисках чего-либо в течение очень долгого времени.
Несмотря на то, сколько времени мы потратили на рытье ям, рытье исключительно глубоких ям — это совсем другое дело. Чем глубже вы копаете, тем опаснее становится. Есть много причин, по которым копать до центра Земли не простая задача и это не то, что вы можете сделать, просто взяв лопату. Но современные технологии просто потрясающие. Так что если бы кто-то захотел прямо сейчас добраться до центра Земли, смог ли бы он это сделать? И насколько близко мы уже подобрались к решению вопроса? Давайте разберем этот вопрос.
Подписывайтесь на мой Телеграм-канал https://t.me/+2_mpnJYjogIxODRi
Что находится в центре Земли?
Центр Земли представляет собой сферу, состоящую в основном из железа, радиус которой составляет 1220 км. Температура в ней более 5000 градусов по Цельсию, и она находится под огромным давлением, о котором мы поговорим позже. Несмотря на то, что ядро невероятно горячее, оно не жидкое. Хотя железо плавится при температуре около 1500 градусов по Цельсию, давление в центре Земли сохраняет его твердым.
Ядро находится под таким большим давлением и сжато так плотно, что атомы железа не могут свободно перемещаться в жидком состоянии, несмотря на высокую температуру. Вместо этого они просто меняются местами с соседними атомами в очень тесном маленьком танце.
Некоторые исследования показывают, что ядро является не твердым телом или даже плазмой, а состоит из суперионного вещества, которое находится в состоянии между жидким и твердым.
Различные слои Земли, от внутреннего ядра до внешнего ядра, до 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. Их можно сравнить с использованием рентгеновских лучей для изучения внутренних структур тела. Исследование позволяет нам узнать, какая часть недр Земли является твердой, какая — жидкой, насколько она должна быть плотной и т. д.
По мере совершенствования этой технологии мы пришли к выводу, что внутренняя часть Земли гораздо сложнее, чем те четыре основных слоя, о которых нам всем рассказывали. Например, в мантии есть многочисленные переходы. В мантии есть даже горные хребты с вершинами, которые почти превосходят Эверест.
Подписывайтесь на мой Телеграм-канал https://t.me/+2_mpnJYjogIxODRi
Как далеко мы смогли добраться?
По состоянию на 2024 год самой глубокой скважиной, которую когда-либо удавалось пробурить людям, была Кольская сверхглубокая скважина. Пробуренная на Кольском полуострове, эта скважина превзошла все, что мы пытались сделать раньше. Проект был начат в СССР в 1970 году и продолжался вплоть до 1992 года.
Кольская сверхглубокая уходит на 12,262 км вглубь Земли. Это составляет 0,19% пути к центру. Это самое большее, что мы когда-либо делали в этом вопросе.
Последнее, о чем стоит беспокоиться, — это время. Бурение Кольской сверхглубокой заняло 22 года. Если бы Кольскую мог продолжать в том же темпе до самого центра, то это заняло бы около 11 000 лет. Поэтому Кольская сверхглубокая все еще держит рекорд самой глубокой скважины в мире. К слову на бурение КТБ-Оберпфальц ушло 15 лет.
Частично причиной того, что Кольская сверхглубокая была заброшена в 1992 году, было то, что буровая группа имела дело с температурой около 180°C. Они ожидали, что температура будет примерно на 50 градусов ниже. На другой скважине в Германии, на этот раз глубиной всего 9 км, температура достигла 260°C.
В других странах мира проводились и другие проекты. США вырыли газовую скважину в Оклахоме, которая достигла 9,7 км, прежде чем она уперлась в расплавленную серу и была закрыта. Проект Mohole в 1960-х годах пытался бурить на дне океана, но закончились деньги.
Подписывайтесь на мой Телеграм-канал https://t.me/+2_mpnJYjogIxODRi
Возможно ли это вообще?
Несмотря на то, что мы в статье углубляемся в этот вопрос, по сути, ответ — нет. Мы не можем добраться до центра Земли. Существует много проблем при глубоком бурении. Одна из них, о которой мы уже говорили, — это чрезвычайно высокая температура. Чем глубже вы идете, тем горячее становится.
Буровое оборудование создано для работы с теплом от трения, но если у вас есть тепло от трения, а то, что вы бурите, уже имеет температуру до 175 °C и выше, то вы усугубляете проблему. Буровое оборудование начинает ломаться или плавиться. Особенно, когда температура поднимается выше, чем ожидалось. Кроме того, породе приходится иметь дело с теплом. Если трение и давление начинают плавить породу, она становится вязкой и ее сложнее бурить. Это даже не считается внешним ядром Земли, которое на самом деле представляет собой расплавленное железо и никель.
Считается, что температура в центре Земли составляет около 5200°C. Если буры не могут опуститься на часть глубины без того, чтобы жара не вывела их из строя, то ничто из того, что мы создали до сих пор, не сможет выдержать бурение на такой глубине и при такой температуре.
Столь же тревожным фактором, как и температура на уровне поверхности Солнца, является давление. Давление в центре Земли будет в 3,5 миллиона раз больше, чем мы испытываем на поверхности. Опять же, ни один функциональный инструмент, который мы когда-либо разрабатывали на данный момент, не смог бы остаться в целости при бурении чего-то подобного. Нарастание этого давления также способствует тому, что отверстия разрушаются сами по себе, и давление необходимо постоянно уравновешивать, закачивая жидкость, чтобы сбалансировать его, а также температуру.
Нестабильность преследовала как немецкую скважину КТБ-Оберпфальц, так и Кольскую сверхглубокую. В идеале бур должен быть идеально вертикальным, чтобы уменьшить крутящий момент, но это невероятно сложно сделать. Чем глубже заглубляются буры, тем более нестабильными они могут стать и тем выше вероятность их поломки. Кольская сверхглубокая застряла в скале и не могла углубляться дальше, что и помешало продолжению бурения.
К тому времени, как скважина КТБ-Оберпфальц была закончена, команде пришлось несколько раз отступать и начинать снова, так как трудности с обслуживанием скважины привели к ее поломке. Оборудование сломалось и не могло быть извлечено, поэтому бур пришлось оттянуть достаточно далеко, чтобы попытаться снова пробурить. В итоге они использовали буровую коронку диаметром 16,5 сантиметров, когда больше не могли бурить.
И КТБ-Оберпфальц, и Кольская сверхглубокая также понесли убытки от финансирования. Это были многомиллионные проекты. Кольская сверхглубокая была проектом советского правительства, а это означало, что распад СССР поставил под угрозу ее работу. Но КТБ-Оберпфальц также не смог обеспечить финансирование для продолжения работ, это просто слишком дорого.
К тому времени, как все было сделано, правительство Германии потратило 338 миллионов долларов. Считалось, что Кольская сверхглубокая обошлась примерно в 100 миллионов долларов. С учетом инфляции это около 253 миллионов долларов на сегодняшний день.
Подписывайтесь на мой Телеграм-канал https://t.me/+2_mpnJYjogIxODRi
Что теоретически могло бы произойти?
Итак, мы только что растоптали идею добраться до центра Земли. Но мы же не бурим там, мы просто говорим об этом, верно? Так что бы произошло, если бы вы могли добраться туда в теории?
Очевидно, вам придется иметь дело с вещами, которые мы уже обсудили, которые остановили прогресс до сих пор — невероятная жара и невероятное давление. Но давайте представим, что у нас есть хорошая, широкая, стабильная дыра до самого центра. Прыгайте!
Примерно на глубине одного километра в этой дыре температура будет выше 45°C , так что вы начнете страдать от теплового удара. Дальше будет только хуже, а вы уже на 0,02% пути. Вы достигнете температуры кипения еще до глубины трех километров, поэтому вам нужно будет взять с собой вентилятор или немного бутилированной воды, чтобы охладиться.
На глубине 50 км вы столкнетесь с проблемой магмы. Да, вы уже умерли от жары, но теперь вы полностью превратитесь в сажу. Но давайте проигнорируем это и продолжим.
С более забавной стороны, если вы можете путешествовать в вакууме, после некоторого свободного падения вы достигнете скорости около 7,8 километров в секунду. Так что это будет короткое путешествие! Если вы не в вакууме, то вы застрянете на конечной скорости, и к тому времени, как вы достигнете центра, гравитация выровняется, и вы окажетесь в ловушке в этой сфере из 3000-градусного железа.
При давлении в 3,6 миллиона атмосфер вы больше не сможете существовать. Фридайверы могут тренироваться, чтобы выдерживать давление в 10 атмосфер в воде, но они рискуют получить необратимую травму или умереть. Некоторым людям удалось достичь 30 атмосфер.
Подводный аппарат «Титан», который, как известно, потерпел трагическую аварию и взорвался по пути к обломкам «Титаника», испытал давление до 400 атмосфер. Само собой разумеется, что 3,6 миллиона — это почти невозможно представить.
Если вы находитесь в яме или трубе, и в ней есть воздух, весь воздух над вами давит вниз, создавая давление воздуха, не похожее ни на что на поверхности. В пределах 50 километров вы достигнете давления воздуха, равного давлению на дне океана.
Другая проблема заключается в том, что вы движетесь быстрее, чем яма, в которую падаете. Земля вращается, и это означает, что стены вашего туннеля будут врезаться в вас, пока вы не разобьетесь вдребезги. Эта дыра не перестает убивать вас, не так ли?
Так что, на самом деле, независимо от того, насколько теоретически вы к этому относитесь, нет простого способа избежать множества ужасно болезненных вещей, которые могли бы случиться с вами, если бы вы попытались добраться до центра Земли. Может быть, это и хорошо, что мы не можем туда попасть. Если, конечно, когда-нибудь не окажется возможным лазерное бурение.
Подписывайтесь на мой Телеграм-канал https://t.me/+2_mpnJYjogIxODRi