Что произойдет, если просверлить Землю насквозь?

На модерации Отложенный

Многие слои Земли скрыты от глаз. Но что, если бы мы могли пробурить центр планеты на другую сторону? С какими экстремальными силами и температурами мы столкнемся глубоко внутри планеты?

Несмотря на то, что бурение Земли остается научной фантастикой, у ученых есть некоторые идеи о том, что может произойти, основываясь на опыте других проектов бурения.

Диаметр Земли составляет 12756 километров, поэтому бурение всей планеты потребует гигантской буровой установки и десятилетий работы.

По данным Геологической службы США, первым слоем, который нужно пробурить, является кора, толщина которой составляет около 100 км. Атмосферное давление будет увеличиваться по мере продвижения бура под землю. Каждые 3 метра породы равны примерно 1 атмосферному давлению, поясняет Дуг Уилсон, геофизик-исследователь из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. «Эта цифра достигает колоссальных значений, когда речь идет о большом количестве километров», — сказал он.

Самая глубокая искусственная дыра на сегодняшний день — это Кольская сверхглубокая скважина в России, глубина которой составляет 12,2 км. На ее дне давление в 4000 раз превышает давление на уровне моря. Ученым потребовалось почти 20 лет, чтобы достичь этой глубины. И это все еще более чем в 80 км от следующего слоя, мантии. Мантия представляет собой слой темной, плотной породы толщиной 2800 км, который управляет тектоникой плит.

Дыра, проделанная при попытке пробурить планету, обрушится, если мы не будем постоянно закачивать в нее буровой раствор. Эта жидкость представляет собой смесь, включающую тяжелые минералы, такие как барий. Вес жидкости уравновесит давление внутри скважины с давлением окружающей породы и предотвратит обрушение скважины, объяснил Уилсон.

Буровой раствор выполняет две дополнительные функции: он очищает буровое долото, предотвращая засорение оборудования песком и гравием, и помогает снизить температуру, хотя сохранить бур в прохладе в самых глубоких слоях Земли станет практически невозможно.

Например, температура в мантии составляет 1410 градусов по Цельсию. По словам Уилсона, нержавеющая сталь плавится, поэтому это сверло должно быть изготовлено из дорогого специализированного сплава, такого как титан.

Пройдя через мантию, бур наконец достигнет ядра Земли на глубине около 2896 км. По данным Калифорнийской академии наук, внешнее ядро состоит в основном из жидкого железа и никеля и очень горячее: температура варьируется от 4000 до 5000 C. Просверлить этот горячий расплавленный железо-никелевый сплав будет особенно сложно.

«Это вызовет целый ряд проблем», — рассуждает Дэймон Тигл, профессор геохимии в Университете Саутгемптона в Великобритании. Огненное внешнее ядро будет похоже на бурение жидкости, и оно, скорее всего, расплавит сверло, если не будет накачена холодная вода.

Затем, через 5000 км, бур достигнет внутреннего ядра, где давление настолько велико, что, несмотря на палящие температуры, никелевое и железное ядро остается твердым. «Вы окажетесь под неописуемым давлением, — говорит Тигл — около 350 гигапаскалей, или в 350 миллионов раз больше атмосферного давления».

Все это время бур будет притягиваться к ядру гравитацией Земли. В центре ядра гравитация будет такой же, как на орбите — фактически невесомой. Это потому, что притяжение массы Земли будет одинаковым во всех направлениях, сказал Уилсон. 

Затем, когда бур продолжит движение к другой стороне планеты, сила тяжести изменится относительно положения бура, снова притягивая его «вниз» к ядру. Буру придется работать против гравитации, идя «вверх» к поверхности, обратно через внешнее ядро, мантию и кору.