20. stoletje je zaznamovalo zmagoslavje človeka v zraku in osvajanje najglobljih depresij Svetovnega oceana. Še vedno so nedosegljive le sanje o prodoru v srce našega planeta in poznavanju doslej skritega življenja njegovih črevesj. “Potovanje v središče Zemlje” se obeta izjemno težko in razburljivo, polno številnih presenečenj in neverjetnih odkritij. Prvi koraki na tej poti so že narejeni - na svetu je bilo izvrtanih več deset superglobokih vrtin. Podatki, pridobljeni s pomočjo globokega vrtanja, so se izkazali za tako izjemne, da so razbili ustaljene ideje geologov o strukturi našega planeta in zagotovili najbogatejše materiale za raziskovalce na različnih področjih znanja.
Dotaknite se plašča
Pridni Kitajci so v 13. stoletju izkopali vodnjake globine 1200 metrov. Evropejci so leta 1930 podrli kitajski rekord, ko so se naučili, kako zemljo prebijati z vrtalnimi ploščadmi za 3 kilometre. Konec petdesetih let so vodnjaki segali do 7 kilometrov. Začelo se je obdobje globokega vrtanja.
Kot večina svetovnih projektov se je tudi ideja o vrtanju zgornje lupine Zemlje pojavila v šestdesetih letih prejšnjega stoletja, na vrhuncu vesoljskih poletov in prepričanja v neomejene možnosti znanosti in tehnologije. Američani so si zamislili nič manj, kot da bi skozi vodnjak prešli celotno zemeljsko skorjo in dobili vzorce kamnin zgornjega plašča. Koncepti plašča takrat (kot, mimogrede, zdaj) so temeljili le na posrednih podatkih - hitrosti širjenja potresnih valov v globinah, katerih sprememba je bila interpretirana kot meja plasti kamnin različnih starosti in sestave. Znanstveniki so verjeli, da je zemeljska skorja kot sendvič: na vrhu mlade skale, spodaj starodavne. Vendar pa bi le globoko vrtanje lahko dalo natančno sliko o strukturi in sestavi zunanje lupine in zgornjega plašča Zemlje.
Mokhol projekt
Leta 1958 se je v ZDA pojavil program Mohol za super globoko vrtanje. To je eden najbolj drznih in skrivnostnih projektov v povojni Ameriki. Tako kot mnogi drugi programi je bil tudi Mohol zasnovan tako, da je prehitel ZSSR v znanstvenem rivalstvu in postavil svetovni rekord v ultra globokem vrtanju. Ime projekta izhaja iz besed "Mohorovicić" - to je priimek hrvaškega znanstvenika, ki je ločeval vmesnik med zemeljsko skorjo in plaščem - mejo Moho, in "luknja", kar v angleščini pomeni "vodnjak". Ustvarjalci programa so se odločili za vrtanje v oceanu, kjer je po mnenju geofizikov zemeljska skorja veliko tanjša kot na celinah. Treba je bilo spustiti cevi nekaj kilometrov v vodo, prečkati 5 kilometrov oceanskega dna in doseči zgornji plašč.
Promocijski video:
Aprila 1961 so na otoku Guadeloupe v Karibskem morju, kjer vodni stolpec doseže 3,5 km, geologi izvrtali pet vodnjakov, od katerih je najgloblji vstopil v dno s 183 metri. Po predhodnih izračunih naj bi se na tem mestu pod sedimentnimi kamninami srečal zgornji sloj zemeljske skorje - granit. Toda jedro, dvignjeno izpod sedimentov, je vsebovalo čiste bazalte - neke vrste antipod granitov. Rezultat vrtanja je odvrnil in hkrati navdihnil znanstvenike, začeli so pripravljati novo fazo vrtanja. Toda ko so stroški projekta presegli 100 milijonov dolarjev, je ameriški kongres ustavil financiranje. Mohol ni odgovoril na nobeno zastavljeno vprašanje, je pa pokazal glavno - možno je supergloboko vrtanje v oceanu.
Pogreb je prestavljen
Izjemno globoko vrtanje je omogočilo pogled v črevesje in razumevanje obnašanja kamnin pri visokih tlakih in temperaturah. Zamisel, da kamnine z globino postajajo gostejše in njihova poroznost upada, se je izkazala za napačno, pa tudi stališče o suhih podtaljih. To so prvič odkrili med vrtanjem superglobine Kola, druge vrtine v starodavnih kristalnih plasteh so potrdile dejstvo, da se na globini več kilometrov kamnine lomijo zaradi razpok in prodirajo v številne pore, vodne raztopine pa se prosto gibljejo pod pritiskom več sto atmosfer. To odkritje je eden najpomembnejših dosežkov ultra globokega vrtanja. Prisililo nas je, da smo se spet obrnili na problem odlaganja radioaktivnih odpadkov, ki naj bi jih postavili v globoke vodnjake, kar se je zdelo popolnoma varno. Ob upoštevanju informacij o stanju podtalja, pridobljenih med nadglobljenim vrtanjem, so projekti za ustvarjanje takih odlagališč zdaj videti zelo tvegani.
V iskanju ohlajenega pekla
Od takrat je svet zbolel za ultra globokim vrtanjem. V ZDA so pripravljali nov program za preučevanje dna oceana (projekt globokega vrtanja). Glomar Challenger, zgrajen posebej za ta projekt, je nekaj let preživel v vodah različnih oceanov in morij, na njihovo dno je vrtal skoraj 800 vodnjakov in dosegel največjo globino 760 m. Do sredine osemdesetih let so rezultati vrtanja na morju potrdili teorijo tektonike plošč. Geologija kot znanost se je prerodila. Medtem je Rusija šla svojo pot. Zanimanje za težavo, ki jo je prebudil uspeh ZDA, je povzročilo program "Raziskovanje notranjosti Zemlje in nadgloboko vrtanje", vendar ne v oceanu, temveč na celini. Kljub stoletni zgodovini je bilo vrtanje celin povsem novo. Navsezadnje smo govorili o prej nedosegljivih globinah - več kot 7 kilometrih. Leta 1962 je Nikita Hruščov odobril ta program,čeprav so ga vodili bolj politični kot znanstveni motivi. Za ZDA ni hotel zaostajati.
Novonastali laboratorij na Inštitutu za vrtalno tehniko je vodil slavni naftnik, doktor tehničnih znanosti Nikolaj Timofejev. Dobil je navodilo, naj utemelji možnost izjemno globokega vrtanja v kristalne kamnine - granite in gnajse. Raziskava je trajala 4 leta, leta 1966 pa so strokovnjaki razsodili - lahko vrtate in ne nujno z opremo jutrišnjega dne, dovolj je že obstoječe opreme. Glavna težava je toplota v globini. Po izračunih naj bi se temperatura, ko prodre v kamnine, ki tvorijo zemeljsko skorjo, na vsakih 33 metrov povečala za 1 stopinjo. To pomeni, da je treba pri globini 10 km pričakovati približno 300 ° С, pri 15 km pa skoraj 500 ° С. Vrtalna orodja in naprave ne bodo zdržale takšnega ogrevanja. Poiskati je bilo treba kraj, kjer črevesje ni tako vroče …
Tak kraj so našli - starodavni kristalni ščit polotoka Kola. Poročilo, pripravljeno na Inštitutu za fiziko Zemlje, se je glasilo: v milijardah let svojega obstoja se je Kolski ščit ohladil, temperatura na globini 15 km ne presega 150 ° C. Geofiziki so pripravili približen del polotoka Kola. Po njihovem mnenju so prvih 7 kilometrov granitni sloji zgornjega dela zemeljske skorje, nato se začne bazaltna plast. Potem je bila ideja o dvoslojni strukturi zemeljske skorje splošno sprejeta. A kot se je kasneje izkazalo, so se zmotili tako fiziki kot geofiziki. Mesto vrtanja je bilo izbrano na severnem koncu polotoka Kola blizu jezera Vilgiskoddeoayvinjärvi. V finskem jeziku pomeni "Pod Volkovo goro", čeprav tam ni gora ali volkov. Vrtanje vrtine, katere projektna globina je bila 15 kilometrov, se je začelo maja 1970.
Razočarajoči Švedi
Konec osemdesetih let prejšnjega stoletja je bila na Švedskem izvrtana vrtina do globine 6,8 km v iskanju zemeljskega plina nebiološkega izvora. Geologi so se odločili preizkusiti hipotezo, da nafta in plin ne nastajata iz odmrlih rastlin, kot meni večina znanstvenikov, temveč iz plaščnih tekočin - vročih mešanic plinov in tekočin. Tekočine, nasičene z ogljikovodiki, pronicajo iz plašča v zemeljsko skorjo in se kopičijo v velikih količinah. V teh letih je bila ideja o izvoru ogljikovodikov ne iz organskih snovi sedimentnih plasti, temveč s pomočjo globokih tekočin novost, mnogi so jo želeli preizkusiti. Iz te ideje izhaja, da lahko zaloge ogljikovodikov vsebujejo ne le sedimentne, temveč tudi vulkanske in metamorfne kamnine. Zato se je Švedska, ki se večinoma nahaja na starodavnem kristalnem ščitu, lotila eksperimentiranja.
Za vrtanje je bil izbran krater Silyan Ring s premerom 52 km. Po geofizičnih podatkih so bili na globini 500-600 metrov žgani graniti - možen pečat za osnovni rezervoar ogljikovodikov. Meritve pospeševanja gravitacije s spremembo, pri kateri je mogoče presoditi sestavo in gostoto podložnih kamnin, so pokazale prisotnost močno poroznih kamnin na globini 5 km - možnega rezervoarja nafte in plina. Rezultati vrtanja so razočarali znanstvenike in vlagatelje, ki so v to delo vložili 60 milijonov dolarjev. Prehojeni sloji niso vsebovali komercialnih zalog ogljikovodikov, le manifestacije nafte in plina jasno biološkega izvora iz starodavnih bitumnov. Vsekakor pa nihče ni mogel dokazati nasprotnega.
Orodje za podzemlje
Vrtanje vrtine Kola SG-3 ni zahtevalo ustvarjanja bistveno novih naprav in velikanskih strojev. Začeli smo delati s tem, kar smo že imeli: enoto Uralmash 4E z nosilnostjo 200 ton in cevmi iz lahkih zlitin. Takrat so bile resnično potrebne nestandardne tehnološke rešitve. Dejansko nihče ni vrtal v trde kristalne kamnine do tako velike globine in kaj bi se tam zgodilo, so si predstavljali le na splošno. Izkušeni vrtalci pa so ugotovili, da ne glede na to, kako podroben je bil projekt, bi bila prava vrtina veliko bolj zapletena. Pet let kasneje, ko je globina vrtine SG-3 presegla 7 kilometrov, so namestili novo vrtalno ploščad Uralmash 15.000 - eno najsodobnejših v tistem času. Zmogljiv, zanesljiv, z avtomatskim sprožilnim mehanizmom je lahko vzdržal vrsto cevi, dolgo do 15 km. Vrtalna ploščad se je spremenila v popolnoma obloženo vilico z višino 68 m, ki kljubuje močnemu vetru, ki divja na Arktiki. V bližini so zrasli mini obrat, znanstveni laboratoriji in jedro skladišča.
Pri vrtanju na majhne globine je na površini nameščen motor, ki vrti cevni niz z vrtalnikom na koncu. Sveder je železen valj z diamantnimi ali trdo zlitinimi zobmi - bit. Ta krona ugrizne v skale in iz njih izreže tanek stolpec - jedro. Da se orodje ohladi in iz vodnjaka izvleče drobne odpadke, se vanj črpa vrtalno blato - tekoča glina, ki ves čas kroži vzdolž izvrtine vrtine, kot kri v posodah. Čez nekaj časa se cevi dvignejo na površino, osvobodijo jedra, krono spremenijo in steber spet spustijo v odprtino. Tako deluje običajno vrtanje.
In če je dolžina cevi 10-12 kilometrov s premerom 215 milimetrov? Vrvica cevi postane najtanjša nit, ki se spusti v vodnjak. Kako to upravljati? Kako videti, kaj se dogaja na obrazu? Zato so na vodnjaku Kola na dnu vrtalne vrvice namestili miniaturne turbine, začeli so jih z vrtanjem blata, ki se pod tlakom črpa skozi cevi. Turbine so zasukale karbidni rez in rez jedra. Celotna tehnologija je bila dobro razvita, operater na nadzorni plošči je videl vrtenje svedra, vedel je njegovo hitrost in lahko nadzoruje postopek.
Na vsakih 8-10 metrov je bilo treba dvigniti večkilometrski cevni niz. Spust in vzpon sta skupaj trajala 18 ur.
Diamantne sanje o Volgi
Ko so v regiji Nižni Novgorod našli majhne diamante, je geologe to zelo zmedlo. Seveda je bilo najlažje domnevati, da je drage kamne prinesel ledenik ali rečne vode od nekje s severa. Kaj pa, če lokalno črevo skriva kimberlitno cev - rezervoar diamantov? To hipotezo je bilo odločeno preizkusiti konec osemdesetih let, ko je znanstveni program vrtanja v Rusiji dobival zagon. Kraj za vrtanje je bil izbran severno od Nižnega Novgoroda, v središču velikanske obročaste zgradbe, ki dobro izstopa v reliefu. Nekateri so menili, da je krater meteorita, drugi - eksplozijska cev ali vulkanski zračnik. Vrtanje je bilo ustavljeno, ko je vodnjak Vorotilovskaya dosegel globino 5374 m, od tega je več kot kilometer padlo na kristalne kletne kamnine. Kimberlitov tam niso našli, toda po pravici bi bilo treba reči,da se tudi spor o izvoru te zgradbe ni končal. Dejstva, pridobljena iz globin, so bila enako primerna za zagovornike obeh hipotez, na koncu pa je vsaka ostala neprepričana. In vodnjak je bil spremenjen v globok geolaboratorij, ki še vedno deluje.
Zvijača številke "7"
7 kilometrov - oznaka za usodno globoko Kolo. Za njo se je začelo neznano, veliko nesreč in neprekinjen boj s kamenjem. Cevi ni bilo mogoče držati pokonci. Ko je prvič preteklo 12 km, je vodnjak od navpičnice odstopil za 21 °. Čeprav so se vrtalci že naučili delati z neverjetno ukrivljenostjo vrtin, ni bilo mogoče iti naprej. Vodnjak naj bi vrtali z oznake 7 km. Da dobite navpično vrtino v trdih kamninah, potrebujete zelo trdo dno vrtalne vrvice, tako da gre v črevesje kot olje. Pojavi pa se še ena težava - vrtina se postopoma širi, vrtalnik se v njej obesi, kot v kozarcu se stene vrtine začnejo rušiti in lahko pritisnejo na orodje. Rešitev tega problema se je izkazala za izvirno - uporabljena je bila tehnologija nihala. Vrtalnik je bil v vrtini umetno ziban in je zatrl močne vibracije. Zaradi tega je bil prtljažnik navpičen.
Najpogostejša nesreča na kateri koli ploščadi je prelom cevi. Običajno poskušajo znova zajeti cevi, če pa se to zgodi na velikih globinah, potem težava postane nepopravljiva. Brez koristi je iskati orodje v 10-kilometrski vrtini, vrgli so takšno luknjo in začeli novo, malo višje. Zlom in izguba cevi pri SG-3 sta se zgodila večkrat. Kot rezultat je v spodnjem delu vodnjak videti kot koreninski sistem velikanske rastline. Razvejanje vrtine je razburilo vrtalce, vendar se je izkazalo za srečo geologov, ki so nepričakovano dobili tridimenzionalno sliko impresivnega odseka starodavnih arhejskih kamnin, ki so nastali pred več kot 2,5 milijardami let.
Junija 1990 je SG-3 dosegel globino 12.262 m. Vrtina se je začela pripravljati za vrtanje do 14 km, nato pa se je spet zgodila nesreča - na nadmorski višini 8.550 m se je odcepil cevni niz. Nadaljevanje dela je zahtevalo dolgo pripravo, obnovo opreme in nove stroške. Leta 1994 se je vrtanje Kola Superdeep ustavilo. Po treh letih je prišla v Guinnessovo knjigo rekordov in še vedno ostaja neprekosljiva. Zdaj je vodnjak laboratorij za preučevanje globokega črevesja.
Skrivnost črevesja
SG-3 je že od samega začetka skrivni objekt. Krivo je obmejno območje, strateška nahajališča v okrožju in znanstvena prioriteta. Prvi tujec, ki je obiskal vrtalno mesto, je bil eden od voditeljev Akademije znanosti Češkoslovaške. Kasneje, leta 1975, je bil v Pravdi objavljen članek o Kolski superglobini, ki ga je podpisal minister za geologijo Aleksander Sidorenko. O Koli še vedno ni bilo znanstvenih publikacij, nekaj informacij pa je pricurljalo v tujino. Po govoricah se je svet začel učiti več - v ZSSR se vrtajo najgloblje vrtine.
Tančica tajnosti bi verjetno visela nad vodnjakom do "perestrojke", če se Svetovni geološki kongres ne bi zgodil leta 1984 v Moskvi. Skrbno so se pripravili na tako pomemben dogodek v znanstvenem svetu; zgrajena je bila celo nova stavba za ministrstvo za geologijo - pričakovali so številni udeleženci. A tuje kolege je Kola zanimala predvsem globoko! Američani sploh niso verjeli, da ga imamo. Globina vodnjaka je takrat dosegla 12.066 metrov. Predmeta ni bilo več smiselno skrivati. Udeležence kongresa v Moskvi je pričakala razstava dosežkov ruske geologije, ena izmed stojnic je bila namenjena vodnjaku SG-3. Strokovnjaki po vsem svetu so zmedeno gledali tradicionalno vrtalno glavo z izrabljenimi karbidnimi zobmi. In s tem vrtajo najglobljo vrtino na svetu? Neverjetno!Številna delegacija geologov in novinarjev se je odpravila v naselje Zapolyarny. Obiskovalcem je bila prikazana ploščad v akciji, 33-metrski odseki cevi so bili odstranjeni in odklopljeni. Naokoli so se dvigali kupi popolnoma enakih vrtalnih glav kot tisti, ki je ležal na stojalu v Moskvi.
Iz Akademije znanosti je delegacijo sprejel slavni geolog, akademik Vladimir Belousov. Med tiskovno konferenco so mu zastavili vprašanje iz občinstva:
- Kaj je Kola dobro pokazala najbolj pomembno?
- Gospodje! Najpomembneje pa je, da je pokazalo, da o celinski skorji ne vemo nič, - je iskreno odgovoril znanstvenik.
Globoko presenečenje
Seveda so vedeli nekaj o zemeljski skorji celin. Dejstva, da so celine sestavljene iz zelo starodavnih kamnin, starih od 1,5 do 3 milijarde let, niti Kola ni ovrgla. Vendar se je geološki odsek, sestavljen na osnovi jedra SG-3, izkazal za ravno nasprotno od tistega, kar so si znanstveniki prej predstavljali. Prvih 7 kilometrov so sestavljale vulkanske in sedimentne kamnine: tufi, bazalti, breče, peščenjaki, dolomiti. Globlje je ležal tako imenovani odsek Conrad, po katerem se je hitrost potresnih valov v kamninah močno povečala, kar je bilo interpretirano kot meja med graniti in bazalti. Ta odsek je bil sprejet že zdavnaj, vendar se bazalti spodnje plasti zemeljske skorje niso nikjer pojavili. Nasprotno, začeli so se graniti in gnajsi.
Odsek Kola je dobro ovrgel dvoslojni model zemeljske skorje in pokazal, da potresni odseki v črevesju niso meje plasti kamnin različne sestave. Namesto tega kažejo na spremembo lastnosti kamna z globino. Pri visokem tlaku in temperaturi se lastnosti kamnin očitno lahko močno spremenijo, tako da graniti po svojih fizičnih lastnostih postanejo podobni bazaltom in obratno. Toda "bazalt", dvignjen na površje z 12-kilometrske globine, je takoj postal granit, čeprav je na poti doživel hud napad "kesonske bolezni" - jedro se je sesulo in razpadlo v ravne plošče. Bolj ko je šel vodnjak, manj kakovostni vzorci so prišli v roke znanstvenikov.
Globina je vsebovala številna presenečenja. Včasih je bilo naravno misliti, da z naraščajočo oddaljenostjo od zemeljske površine, z naraščajočim pritiskom postajajo kamnine bolj monolitne, z majhnim številom razpok in por. SG-3 je znanstvenike prepričal v nasprotno. Iz 9 kilometrov so se plasti izkazale za zelo porozne in dobesedno natrpane z razpokami, skozi katere so krožile vodne raztopine. Kasneje so to dejstvo potrdili še drugi globoki vodnjaki na celinah. Izkazalo se je, da je v globini veliko bolj vroče, kot je bilo pričakovano: za kar 80 °! Pri meji 7 km je bila temperatura vdolbine 120 ° С, na 12 km pa že 230 ° С. V vzorcih vodnjaka Kola so znanstveniki odkrili mineralizacijo zlata. Vključitve plemenite kovine so našli v starodavnih kamninah na globini 9,5-10,5 km. Vendar je bila koncentracija zlata prenizka, da bi lahko prijavili nahajališče - povprečno 37,7 mg na tono kamnine,a dovolj, da ga lahko pričakujemo tudi na drugih podobnih mestih.
Toplina domačega planeta
Visoke temperature, s katerimi se srečujejo vrtalci pod zemljo, so znanstvenike spodbudile k uporabi tega skoraj neizčrpnega vira energije. Na primer, v mladih gorah (kot so Kavkaz, Alpe, Pamir) na globini 4 kilometrov bo temperatura podtalja dosegla 200 ° C. Ta naravna baterija je primerna za vas. Vzporedno je treba izvrtati dve globoki vrtini in ju povezati z vodoravnimi nanosi. Nato v enega vodnjaka črpajte vodo, iz drugega pa odvajajte vročo paro, ki bo uporabljena za ogrevanje mesta ali pridobivanje druge vrste energije. Jedki plini in tekočine, ki so pogosti na potresno aktivnih območjih, lahko za taka podjetja predstavljajo resen problem. Leta 1988 so morali Američani dokončati vrtanje vrtine na polici Mehiškega zaliva ob obali Alabame in doseči globino 7.399 m.doseže 232 ° С, zelo visok tlak in emisije kislih plinov. Na območjih, kjer obstajajo nahajališča vroče podtalnice, jih lahko črpate neposredno iz vodnjakov s precej globokih obzorij. Takšni projekti so primerni za regije Kavkaza, Pamirja in Daljnega vzhoda. Vendar visoki stroški dela omejujejo globino kopanja na štiri kilometre.
Na ruski poti
Demonstracija vodnjaka Kola leta 1984 je močno vplivala na svetovno skupnost. Številne države so začele pripravljati projekte znanstvenega vrtanja na celinah. Tak program so konec osemdesetih let odobrili tudi v Nemčiji. Izjemno globoka vrtina KTB Hauptborung je bila izvrtana med letoma 1990 in 1994, po načrtu naj bi dosegla globino 12 km, a je bilo zaradi nepredvidljivih visokih temperatur mogoče doseči le 9,1 km. Zaradi odprtosti podatkov o vrtanju in znanstvenem delu, dobri tehnologiji in dokumentaciji ostaja ultra globoka vrtina KTV ena najbolj znanih na svetu.
Kraj za vrtanje te vrtine je bil izbran na jugovzhodu Bavarske, na ostankih starodavnega pogorja, katerega starost je ocenjena na 300 milijonov let. Geologi so verjeli, da je tu nekje območje stičišča dveh plošč, ki so bile nekoč obale oceana. Po mnenju znanstvenikov se je sčasoma zgornji del gora izčrpal in razkril ostanke starodavne oceanske skorje. Še globlje, deset kilometrov od površine, so geofiziki odkrili veliko telo z nenormalno visoko električno prevodnostjo. Upali so tudi razjasniti njegovo naravo s pomočjo vodnjaka. Toda glavna naloga je bila doseči globino 10 km, da bi pridobili izkušnje pri ultra globokem vrtanju. Po preučitvi materialov Kola SG-3 so se nemški vrtalci odločili, da bodo najprej izvrtali poskusno vrtino globine 4 km, da bi dobili natančnejšo predstavo o delovnih pogojih v podtalju, preizkusili tehniko in vzeli jedro. Po koncu pilotskega dela je bilo treba spremeniti večino vrtalne in znanstvene opreme, nekatere pa je bilo treba ponovno ustvariti.
Glavni - nadgloboki vodnjak KTV Hauptborung je bil postavljen le dvesto metrov od prvega. Za delo je bil postavljen 83-metrski stolp in zgrajena vrtalna naprava, takrat najmočnejša, z nosilnostjo 800 ton. Številne vrtalne operacije so avtomatizirane, predvsem mehanizem za spuščanje in obnavljanje cevi. Samodejno voden vertikalni vrtalni sistem je omogočil izdelavo skoraj navpične luknje. Teoretično je bilo s takšno opremo mogoče vrtati do globine 12 kilometrov. Toda resničnost se je kot vedno izkazala za bolj zapleteno in načrti znanstvenikov se niso uresničili.
Težave na vodnjaku KTV so se začele po globini 7 km in ponovile večino usode Kola Superdeep. Sprva naj bi se zaradi visoke temperature pokvaril sistem navpičnega vrtanja in luknja je šla poševno. Na koncu dela je obraz odklonil od navpičnice za 300 m. Nato so se začele bolj zapletene nesreče - prelom vrtalne vrvice. Tako kot na Koli je bilo treba vrtati nove jaške. Določene težave je povzročilo zožitev vrtine - na vrhu je bil njen premer 71 cm, na dnu - 16,5 cm. Neskončne nesreče in visoka temperatura vdolbine –270 ° С so vrtalce prisilile, da so prenehali delovati nedaleč od zaželenega cilja.
Ne moremo reči, da so znanstveni rezultati KTV Hauptborung presenetili domišljijo znanstvenikov. Na globini so bili v glavnem odloženi amfiboliti in gnajsi, starodavne metamorfne kamnine. Območje konvergence oceana in ostankov oceanske skorje ni nikjer najdeno. Morda so na drugem mestu, tukaj je majhen kristalni masiv, prevrnjen na višino 10 km. Kilometer od površine so odkrili nahajališče grafita.
Leta 1996 je vodnjak KTV, ki je nemški proračun stal 338 milijonov dolarjev, pod pokroviteljstvom Znanstvenega centra za geologijo v Potsdamu, postal je laboratorij za opazovanje globokih podtalnic in turistična destinacija.
Zakaj luna ni iz litega železa?
"Ker za luno ne bi bilo dovolj železa" - verjetno bi tako lahko odgovorili njeni zagovorniki nasprotniki hipoteze, po kateri se je luna odtrgala od Zemlje. Ta hipoteza pa ni nastala iz nič, znanstveniki pa razmišljajo o več predelih Zemlje, od koder bi lahko podrli košček planeta v velikosti Lune. Kola je dobro predlagala svojo različico. V sedemdesetih so sovjetske postaje na Zemljo dostavile nekaj sto gramov lunine zemlje. Za izvedbo neodvisnih analiz so snov delili vodilni znanstveni centri v državi. Majhen vzorec je dobil tudi Znanstveni center Kola. Znanstveniki iz vse regije so si ogledali radovednost, tudi zaposleni v vodnjaku, ki je pozneje postal najgloblji na svetu. Je to šala? Dotaknite se nezemeljskega prahu, poglejte ga skozi mikroskop. Kasneje so strokovnjaki raziskali lunino zemljo in na to temo objavili monografijo. Do takrat je vodnjak v Zapolyarnoye dosegel spodobno globino, podrobno so bile opisane kamnine, dvignjene iz vrtine. In kaj? Izkazalo se je, da so vzorci lunine zemlje, na katere so vrtalci nekoč zgroženi gledali, diabaze ena do ena iz njihovega vodnjaka, in sicer iz globine 3 km. Takoj se je pojavila hipoteza, da se Luna ni odcepila drugače kot s polotoka Kola pred približno 1,5 milijarde leti - to je starost diabaz. Čeprav se je nehote postavilo vprašanje - kakšne velikosti je bil ta polotok takrat?.. Takoj se je pojavila hipoteza, da se Luna ni odcepila drugače kot s polotoka Kola pred približno 1,5 milijarde leti - to je starost diabaz. Čeprav se je nehote postavilo vprašanje - kakšne velikosti je bil ta polotok takrat?.. Takoj se je pojavila hipoteza, da se Luna ni ločila drugače kot s polotoka Kola pred približno 1,5 milijarde leti - to je starost diabaz. Čeprav se je nehote postavilo vprašanje - kakšne velikosti je bil ta polotok takrat?..
Vrtati ali ne vrtati?
Zapis o vodnjaku Kola je še vedno neprekosljiv, čeprav je vsekakor mogoče iti 14 in celo 15 km globoko v Zemljo. Vendar takšen napor verjetno ne bo prinesel bistveno novega znanja o zemeljski skorji, medtem ko je zelo globoko vrtanje zelo drago. Časi, ko so se z njeno pomočjo preizkušale različne hipoteze, so že davno minili. Vodnjaki, globlji od 6-7 km, skoraj nehajo vrtati v zgolj znanstvene namene. Na primer, v Rusiji sta le dva tovrstna predmeta - Ural SG-4 in vodnjak En-Yakhinskaya v Zahodni Sibiriji. Vodi jih državno podjetje Nedra Scientific and Production Center s sedežem v Jaroslavlju. Na svetu je izvrtanih toliko globokih in globokih vodnjakov, da znanstveniki nimajo časa za analizo informacij. V zadnjih letih si geologi prizadevajo preučiti in posplošiti dejstva, pridobljena iz velikih globin. Ko sem se naučil vrtati v globino,ljudje zdaj želijo bolje obvladati obzorje, ki jim je na voljo, in svoja prizadevanja osredotočiti na praktične naloge, ki bodo zdaj koristne. Tako v Rusiji po končanem znanstvenem programu vrtanja, izvrtanih vseh 12 načrtovanih nadglobokih vrtin, zdaj delajo na sistemu za celotno državo, v katerem bodo geofizični podatki, pridobljeni s "skeniranjem" podtalja s potresnimi valovi, povezani z informacijami, pridobljenimi s superglobokim vrtanjem. Brez vrtin so zemeljski odseki, ki so jih zgradili geofiziki, le modeli. Da se na teh diagramih pojavijo določene kamnine, so potrebni podatki o vrtanju. Potem bodo geofiziki, katerih delo je veliko cenejše od vrtanja in pokrivajo veliko območje, lahko veliko bolj natančno napovedovali nahajališča mineralov.osredotočiti prizadevanja na praktične naloge, ki bodo zdaj koristile. Torej v Rusiji po končanem programu znanstvenega vrtanja, ko so izvrtali vseh 12 načrtovanih nadglobokih vrtin, zdaj delajo na sistemu za celotno državo, v katerem bodo geofizični podatki, pridobljeni s "skeniranjem" podtalja s potresnimi valovi, povezani z informacijami, pridobljenimi s superglobokim vrtanjem. Brez vrtin so zemeljski odseki, ki so jih zgradili geofiziki, le modeli. Da se na teh diagramih pojavijo določene kamnine, so potrebni podatki o vrtanju. Potem bodo geofiziki, katerih delo je veliko cenejše od vrtanja in pokrivajo veliko območje, lahko veliko bolj natančno napovedovali nahajališča mineralov.osredotočiti prizadevanja na praktične naloge, ki bodo zdaj koristile. Torej v Rusiji po končanem programu znanstvenega vrtanja, ko so izvrtali vseh 12 načrtovanih nadglobokih vrtin, zdaj delajo na sistemu za celotno državo, v katerem bodo geofizični podatki, pridobljeni s "skeniranjem" podtalja s potresnimi valovi, povezani z informacijami, pridobljenimi s superglobokim vrtanjem. Brez vrtin so zemeljski odseki geofizikov le modeli. Da se na teh diagramih pojavijo določene kamnine, so potrebni podatki o vrtanju. Potem bodo geofiziki, katerih delo je veliko cenejše od vrtanja in pokrivajo veliko območje, lahko veliko bolj natančno napovedovali nahajališča mineralov. Potem ko so izvrtali vseh 12 načrtovanih ultra globokih vrtin, zdaj delajo na sistemu za celotno državo, v katerem bodo geofizični podatki, pridobljeni s "skeniranjem" podtalja s potresnimi valovi, povezani z informacijami, pridobljenimi z ultra globokim vrtanjem. Brez vrtin so zemeljski odseki, ki so jih zgradili geofiziki, le modeli. Da se na teh diagramih pojavijo določene kamnine, so potrebni podatki o vrtanju. Potem bodo geofiziki, katerih delo je veliko cenejše od vrtanja in pokrivajo veliko območje, lahko veliko bolj natančno napovedovali nahajališča mineralov. Potem ko so izvrtali vseh 12 načrtovanih ultra globokih vrtin, zdaj delajo na sistemu za celotno državo, v katerem bodo geofizični podatki, pridobljeni s "skeniranjem" podtalja s potresnimi valovi, povezani z informacijami, pridobljenimi z ultra globokim vrtanjem. Brez vrtin so zemeljski odseki geofizikov le modeli. Da se na teh diagramih pojavijo določene kamnine, so potrebni podatki o vrtanju. Potem bodo geofiziki, katerih delo je veliko cenejše od vrtanja in pokrivajo veliko območje, lahko veliko bolj natančno napovedovali nahajališča mineralov.ki so jih zgradili geofiziki, so le modeli. Da se na teh diagramih pojavijo določene kamnine, so potrebni podatki o vrtanju. Potem bodo geofiziki, katerih delo je veliko cenejše od vrtanja in pokrivajo veliko območje, lahko veliko bolj natančno napovedovali nahajališča mineralov.ki so jih zgradili geofiziki, so le modeli. Da se na teh diagramih pojavijo določene kamnine, so potrebni podatki o vrtanju. Potem bodo geofiziki, katerih delo je veliko cenejše od vrtanja in pokrivajo veliko območje, lahko veliko bolj natančno napovedovali nahajališča mineralov.
V ZDA še naprej sodelujejo v programu globokega vrtanja oceanskega dna in izvajajo več zanimivih projektov na območjih vulkanske in tektonske aktivnosti zemeljske skorje. Na Havajskih otokih so na primer raziskovalci upali, da bodo preučevali podzemno življenje vulkana in se približali plaščnemu jeziku - peresu, za katerega se domneva, da je ustvaril te otoke. Vodnjak ob vznožju vulkana Mauna Kea je bil predviden za vrtanje do globine 4,5 km, a zaradi ekstremnih temperatur je bilo mogoče obvladati le 3 km. Drugi projekt je globoka opazovalnica na prelomu San Andreas. Vrtanje vrtine skozi to največjo prelomnico na severnoameriški celini se je začelo junija 2004 in je prešlo 2 od predvidenih 3 kilometrov. Globoki laboratorij namerava raziskati izvor potresov, kar bo morda omogočilo boljše razumevanje narave teh naravnih nesreč in napovedovanje.
Kljub temu, da sedanji programi za izjemno globoko vrtanje niso več tako ambiciozni kot prej, imajo očitno veliko prihodnost. Nedaleč je dan, ko bo prišel preobrat velikih globin - iskali bodo in odkrivali nova nahajališča mineralov. Proizvodnja nafte in plina v ZDA iz globin 6-7 km že postaja običajna. V prihodnosti bo morala Rusija s takšnih ravni črpati tudi ogljikovodikove surovine. Kot kaže Tjumenska nadglobna vrtina, so 7 kilometrov od površine sedimentni sloji, ki se obetajo za nahajališča plina.
Vrtanje v globino ni brez razloga v primerjavi z raziskovanjem vesolja. Takšni programi v svetovnem merilu, ki absorbirajo vse najboljše, kar ima človeštvo v tem trenutku, dajejo zagon razvoju številnih industrij, tehnologije in na koncu pripravijo podlago za nov preboj v znanosti.
Hudičeve mahinacije
Nekoč je bila Kola Superdeep v središču svetovnega škandala. Nekega lepega jutra leta 1989 je direktor vodnjaka David Guberman poklical glavnega urednika regionalnega časopisa, sekretarja regionalnega odbora in množico različnih ljudi. Vsi so želeli izvedeti za hudiča, ki naj bi ga vrtalci dvignili iz globin, o čemer poročajo nekateri časopisi in radijske postaje po vsem svetu. Direktor je bil osupnjen in - od česa! "Znanstveniki so odkrili pekel," "Satan je pobegnil iz pekla," so se glasili naslovi. Kot so poročali v tisku, so geologi, ki so delali zelo daleč v Sibiriji in morda na Aljaski ali celo na polotoku Kola (med novinarji ni bilo soglasja), vrtali na globini 14,4 km, ko se je nenadoma vrtanje sprostilo z ene strani na drugo. Torej, spodaj je velika luknja, so mislili znanstveniki, očitno je središče planeta prazno. Senzorji spuščeni v globinoje pokazala temperaturo 2000 ° C, in preobčutljivi mikrofoni so zaslišali … krike milijonov trpečih duš. Zaradi tega je bilo vrtanje ustavljeno zaradi strahu pred izpuščanjem peklenskih sil na površje. Seveda so sovjetski učenjaki to novinarsko "raco" zavračali, a odmevi te stare zgodovine so dolgo tavali od časopisa do časopisa in se spreminjali v nekakšno folkloro. Nekaj let kasneje, ko so bile zgodbe o peklu že pozabljene, je osebje Kola Superdeep obiskalo Avstralijo s predavanji. Povabljeni so bili na sprejem pri guvernerju Viktorije, spogledljivi gospe, ki je rusko delegacijo pozdravila z vprašanjem: "In kaj hudiča ste dobili od tam?"Sovjetski učenjaki so to novinarsko "raco" zavračali, a odmevi te stare zgodovine so dolgo tavali od časopisa do časopisa in se spreminjali v nekakšno folkloro. Nekaj let kasneje, ko so bile zgodbe o peklu že pozabljene, je osebje Kola Superdeep obiskalo Avstralijo s predavanji. Povabljeni so bili na sprejem pri guvernerju Viktorije, spogledljivi gospe, ki je rusko delegacijo pozdravila z vprašanjem: "In kaj hudiča ste dobili od tam?"Sovjetski učenjaki so to novinarsko "raco" zavračali, a odmevi te stare zgodovine so dolgo tavali od časopisa do časopisa in se spreminjali v nekakšno folkloro. Nekaj let kasneje, ko so bile zgodbe o peklu že pozabljene, je osebje Kola Superdeep obiskalo Avstralijo s predavanji. Povabljeni so bili na sprejem pri guvernerju Viktorije, spogledljivi gospe, ki je rusko delegacijo pozdravila z vprašanjem: "In kaj hudiča ste dobili od tam?"In kaj hudiča ste dobili od tam?"In kaj hudiča ste dobili od tam?"
Najgloblji vodnjaki na svetu
1. Aralsor SG-1, Kaspijska nižina, 1962-1971, globina - 6,8 km. Poiščite nafto in plin.
2. Biikzhal SG-2, Kaspijska nižina, 1962-1971, globina - 6,2 km. Poiščite nafto in plin.
3. Kola SG-3, 1970-1994, globina - 12.262 m. Projektna globina - 15 km.
4. Saatlinskaya, Azerbajdžan, 1977-1990, globina - 8 324 m. Projektna globina - 11 km.
5. Kolvinskaya, regija Arhangelsk, 1961, globina - 7.057 m.
6. Muruntau SG-10, Uzbekistan, 1984, globina -
3 km. Projektna globina je 7 km. Poiščite zlato.
7. Timan-Pechora SG-5, severovzhod Rusije, 1984-1993, globina - 6.904 m, projektna globina - 7 km.
8. Tyumen SG-6, Zahodna Sibirija, 1987-1996, globina - 7.502 m. Projektna globina - 8 km. Poiščite nafto in plin.
9. Novo-Elkhovskaya, Tatarstan, 1988, globina - 5.881 m.
10. Vodnjak Vorotylovskaya, regija Volga, 1989-1992, globina - 5.374 m. Iskanje diamantov, študija astroblema Puchezh-Katunskaya.
11. Krivoy Rog SG-8, Ukrajina, 1984-1993, globina - 5 382 m. Projektna globina - 12 km. Poiščite železove kvarcite.
Ural SG-4, Srednji Ural. Založen leta 1985. Globina načrtovanja - 15.000 m. Trenutna globina - 6.100 m. Iskanje bakrovih rud, preučevanje strukture Urala. En-Yakhtinskaya SG-7, Zahodna Sibirija. Predvidena globina - 7.500 m. Trenutna globina - 6.900 m. Raziskovanje nafte in plina.
Vodnjaki za nafto in plin
zgodnjih 70-ih
Univerza, ZDA, globina - 8686 m.
Enota Bayden, ZDA, globina - 9159 m.
Bertha-Rogers, ZDA, globina - 9583 m.
80-ih
Zisterdorf, Avstrija, globina 8.553 m.
Ring Silyan, Švedska, globina - 6,8 km.
Bighorn, ZDA, Wyoming, globina - 7 583 m.
KTV Hauptbohrung, Nemčija, 1990-1994, globina -
9 100 m. Projektna globina - 10 km. Znanstveno vrtanje.
Na mejah življenja
Na mejah življenja Ekstremofilne bakterije, najdene v kamninah, dvignjenih z globine nekaj kilometrov, DOSSIER Eno najbolj neverjetnih odkritij, ki so jih znanstveniki dosegli z vrtanjem, je obstoj življenja globoko pod zemljo. In čeprav to življenje predstavljajo samo bakterije, se njegove meje razširijo do neverjetnih globin. Bakterije so vseprisotne. Obvladali so podzemlje, na videz povsem neprimerno za obstoj. Ogromen pritisk, visoke temperature, pomanjkanje kisika in življenjski prostor - nič ne more postati ovira za širjenje življenja. Po nekaterih ocenah lahko masa mikroorganizmov, ki živijo pod zemljo, preseže maso vseh živih bitij, ki naseljujejo površje našega planeta.
Na začetku 20. stoletja je ameriški znanstvenik Edson Bustin odkril bakterije v vodi z naftnega obzorja z globine nekaj sto metrov. Mikroorganizmi, ki so tam živeli, niso potrebovali kisika in sončne svetlobe, hranili so se z organskimi spojinami olja. Bastin je predlagal, da te bakterije živijo 300 milijonov let v izolaciji od površine - od nastanka naftnega polja. Toda njegova drzna hipoteza je ostala neizprošena, vanjo preprosto niso verjeli. Potem so verjeli, da je življenje le tanek film na površju planeta.
Zanimanje za globoke oblike življenja je lahko zelo praktično. V osemdesetih letih je ameriško ministrstvo za energijo iskalo varne metode za odstranjevanje radioaktivnih odpadkov. V te namene naj bi uporabljal mine v neprehodnih kamninah, kjer živijo bakterije, ki se hranijo z radionuklidi. Leta 1987 se je v Južni Karolini začelo globoko vrtanje več vrtin. Z globine pol kilometra so znanstveniki odvzeli vzorce in upoštevali vse možne previdnostne ukrepe, da s površine Zemlje ne bi prinesli bakterij in zraka. Nekaj neodvisnih laboratorijev je preučevalo vzorce, njihovi rezultati so bili pozitivni: tako imenovane anaerobne bakterije so živele v globokih plasteh, ki niso potrebovale kisika.
Bakterije so našli tudi v kamninah rudnika zlata v Južni Afriki na globini 2,8 km, kjer je bila temperatura 60 ° C. Živijo tudi globoko pod oceani pri temperaturah nad 100 °. Kot je Kola superglobočina dobro pokazala, obstajajo pogoji za prebivanje mikroorganizmov tudi na globini več kot 12 km, saj se je izkazalo, da so kamnine precej porozne, nasičene z vodnimi raztopinami in tam, kjer je voda, je življenje mogoče.
Mikrobiologi so v nadgloboki vrtini, ki je odprla krater Silyan Ring na Švedskem, našli tudi kolonije bakterij. Zanimivo je, da so mikroorganizmi živeli v starodavnih granitih. Čeprav so bile te zelo goste, je pod visokotlačnimi kamninami podtalnica krožila skozi sistem mikropor in razpok. Plast kamnin na globini 5,5-6,7 km je postala prava senzacija. Nasičena je bila z oljno pasto s kristali magnetita. Eno od možnih razlag za ta pojav je dal ameriški geolog Thomas Gold, avtor knjige "The Deep Hot Biosphere". Gold je predlagal, da pasta iz magnetit-olja ni nič drugega kot odpadni produkt bakterij, ki se hranijo z metanom, ki prihaja iz plašča.
Študije kažejo, da so bakterije zadovoljne z resnično špartanskimi razmerami. Meje njihove vzdržljivosti ostajajo skrivnost, a zdi se, da spodnjo mejo habitata bakterij še vedno določa temperatura v notranjosti. Razmnožujejo se lahko pri 110 ° C in prenesejo temperature 140 ° C, čeprav za kratek čas. Če predpostavimo, da se temperatura na celinah z vsakim kilometrom poveča za 20-25 °, potem lahko najdemo življenjske skupnosti do globine 4 km. Pod dnom oceana temperatura ne naraste tako hitro, spodnja meja življenja pa lahko leži na globini 7 km.
To pomeni, da ima življenje izjemno varnost. Posledično biosfere Zemlje ni mogoče popolnoma uničiti niti v primeru najhujših kataklizem, verjetno pa lahko na črevesju na planetih brez atmosfere in hidrosfere obstajajo mikroorganizmi.