Πόσο δύσκολο είναι να σκάψουμε στη μία πλευρά της Γης και βρεθούμε στην άλλη

06:53 10/12/2024 - Πηγή: Huffington Post Greece

Ο παππούς του Andrew Gase, Επίκουρου Καθηγητή Γεωεπιστημών στο Boise State University, του έλεγε όταν ήταν μικρός πως αν έσκαβε τρύπες στην αυλή θα κατέληγε στην Κίνα.

«Στην πραγματικότητα, αν μπορούσα να σκάψω κατευθείαν μέσα από τον πλανήτη, θα έβγαινα στον Ινδικό Ωκεανό, περίπου 1.800 χιλιόμετρα δυτικά της Αυστραλίας», αναφέρει ο επιστήμονας.

Καθώς ο μικρός Andrew συνέχιζε να σκάβει, κάποια στιγμή το φτυάρι του χτύπησε σε έναν βράχο, λιγότερο από ένα μέτρο κάτω από την επιφάνεια! Αυτό ήταν! Δεν μπορούσε να πάει βαθύτερα.

Ως γεωφυσικός, σήμερα  ο Andrew Gase γνωρίζει πολύ

καλά τη δομή της Γης, η οποία έχει τρία κύρια στρώματα:

- Το εξωτερικό περίβλημα, που ονομάζεται φλοιός και αποτελεί ένα πολύ λεπτό στρώμα ελαφρού πετρώματος. «Το πάχος του σε σχέση με τη διάμετρο της Γης είναι παρόμοιο με το πόσο παχιά είναι η φλούδα ενός μήλου σε σχέση με τη διάμετρό του».

- Ο μανδύας, που βρίσκεται κάτω από τον φλοιό που είναι πολύ πιο παχύς, όπως η σάρκα του μήλου. «Είναι φτιαγμένος από ισχυρά, βαριά πετρώματα που ρέουν έως και μερικά εκατοστά το χρόνο, καθώς τα θερμότερα πετρώματα ανεβαίνουν μακριά από το κέντρο της Γης και τα ψυχρότερα πετρώματα βυθίζονται προς αυτό».

- Ο πυρήνας, στο κέντρο της Γης, ο οποίος είναι κατασκευασμένος από εξαιρετικά καυτό υγρό και στερεό μέταλλο, με τις θερμοκρασίες εδώ να είναι μεταξύ 2.500 με 5.200 βαθμούς Κελσίου.

Τα εξωτερικά στρώματα της Γης ασκούν πίεση στα στρώματα που βρίσκονται από κάτω και οι δυνάμεις αυτές αυξάνονται σταθερά με το βάθος, όπως συμβαίνει και στον ωκεανό - ακριβώς όπως η πίεση στα αυτιά μας γίνεται ισχυρότερη όσο βουτάμε βαθύτερα κάτω από το νερό.

Αυτό, σύμφωνα με τον Gase, έχει ιδιαίτερη σημασία για το σκάψιμο μέσα στη Γη, επειδή όταν ανοίγεται μια τρύπα, τα τοιχώματα κατά μήκος των πλευρών της τρύπας δέχονται τεράστια πίεση από τα υπερκείμενα πετρώματα, και γίνονται εξαιρετικά ασταθή, αφού δημιουργείται κενό.

Τα ισχυρότερα πετρώματα μπορούν να υποστηρίξουν μεγαλύτερες δυνάμεις, αλλά όλα τα πετρώματα μπορούν να καταρρεύσουν αν η πίεση είναι αρκετά μεγάλη.

Έτσι, όταν σκάβεις έναν λάκκο, ένας τρόπος για να αποτρέψεις τα τοιχώματα από το να καταρρεύσουν προς τα μέσα υπό την πίεση είναι να τα κάνεις λιγότερο απότομα, ώστε να κλίνουν προς τα έξω όπως οι πλευρές ενός κώνου. Ένας άλλος καλός κανόνας, σύμφωνα με τον Gase, είναι να κάνεις τον λάκκο τρεις φορές ευρύτερο από το βάθος του.

Ασταθή τοιχώματα

Το βαθύτερο ανοιχτό ορυχείο στη Γη είναι το ορυχείο Bingham Canyon στη Γιούτα, το οποίο σκάφτηκε με εκσκαφείς και εκρηκτικά στις αρχές της δεκαετίας του 1900 για την εξόρυξη μεταλλεύματος χαλκού. Ο λάκκος του ορυχείου έχει βάθος 1,2 χιλιόμετρα και πλάτος 4 χιλιόμετρα.

Δεδομένου ότι το ορυχείο είναι υπερτριπλάσιο σε πλάτος από το βάθος του και τα τοιχώματα έχουν κλίση, τα τοιχώματα του λάκκου δεν είναι πολύ απότομα ή ασταθή.

Δείτε αυτή τη δημοσίευση στο Instagram.

Η δημοσίευση κοινοποιήθηκε από το χρήστη Kjell Gerber (@bluecollar_photographer)

Παρ’ όλα αυτά, το 2013, μία από τις πλαγιές κατέρρευσε, προκαλώντας δύο τεράστιες κατολισθήσεις που απελευθέρωσαν 145 εκατομμύρια τόνους θρυμματισμένου πετρώματος στον πυθμένα του λάκκου. Ευτυχώς, όπως λέει το Conversation, κανείς δεν τραυματίστηκε, αλλά οι κατολισθήσεις προκάλεσαν ζημιές εκατοντάδων εκατομμυρίων δολαρίων.

Για τον Gase, αν υποθέταμε πως ο πλανήτης ήταν ολόκληρος στερεός και επιχειρούσαμε να τον σκάψουμε, το βάθος μιας τρύπας σε όλο το μήκος του πλανήτη θα ήταν ισοδύναμο με τη διάμετρο της Γης. Έτσι, η τρύπα θα έπρεπε να είναι περίπου τριπλάσια σε πλάτος από τη διάμετρο της Γης για να είναι σταθερή.

Προφανώς, αυτό είναι ένα αδύνατο εγχείρημα που θα άλλαζε εντελώς το σχήμα του πλανήτη.

Εκσκαφή VS γεώτρησης

Η γεώτρηση μπορεί να προχωρήσει σε μεγαλύτερο βάθος πιο γρήγορα από την εκσκαφή, επειδή χρειάζεται να μετακινηθεί λιγότερο υλικό και η μικρότερη επιφάνεια μιας γεώτρησης αντέχει μεγαλύτερη δύναμη.

Οι ενεργειακές εταιρείες πραγματοποιούν συνήθως γεωτρήσεις έως και 5 χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια για να βρουν πετρέλαιο και φυσικό αέριο.
Η βαθύτερη γεώτρηση στη Γη είναι η Kola στη βορειοδυτική Ρωσία, η οποία εκτείνεται σε βάθος 12,2 χιλιομέτρων. Βαθιές γεωτρήσεις όπως αυτή μπορούν να πουν στους επιστήμονες πολλά για το εσωτερικό της Γης.

Ωστόσο, το έργο Kola εγκαταλείφθηκε τελικά λόγω των προκλήσεων της γεώτρησης, όπως οι θερμοκρασίες που ήταν πολύ υψηλές για να λειτουργήσει ο εξοπλισμός, οι βλάβες του εξοπλισμού και το υψηλό κόστος.

Δείτε αυτή τη δημοσίευση στο Instagram.

Η δημοσίευση κοινοποιήθηκε από το χρήστη Historys Mysteries (@historys_mysteries3.14)

Η γεώτρηση είναι μια κουραστική διαδικασία: ένα περιστροφικό τρυπάνι στο άκρο ενός κοίλου, γεμάτου λάσπη σωλήνα αλέθει το πέτρωμα, διεισδύοντας μόλις μερικές ίντσες ανά λεπτό για πολύ σκληρά πετρώματα.

Υποθέτοντας σταθερή πρόοδο με αυτόν τον ρυθμό, ο Gase λέει ότι θα χρειαζόντουσαν εκατοντάδες χρόνια για να διατρηθεί η Γη.

Καθώς το τρυπάνι τρυπάει βαθύτερα, απαιτείται περισσότερος χρόνος για την αντικατάσταση των σπασμένων εξαρτημάτων. Και τα χιλιόμετρα των σωλήνων του τρυπανιού μπορεί να γίνουν τόσο βαριά που δεν μπορούν να στρίψουν ή να τραβηχτούν έξω από την οπή.

Η πίεση είναι επίσης ένα ζήτημα. Τα τοιχώματα των γεωτρήσεων βρίσκονται υπό τεράστια πίεση και είναι επιρρεπή στην αστοχία. Η αργή κίνηση του μανδύα της Γης θα προκαλέσει τελικά την κάμψη και την κατάρρευση μιας γεώτρησης.
Μάγμα, αέρια και υγρό μέταλλο βαθιά στη Γη, υπό τεράστια πίεση, θα μπορούσαν να εκραγούν μέσω της γεώτρησης προς την επιφάνεια.

Έτσι, με τα σημερινά δεδομένα και τις τεχνολογίες γεώτρησης που διαθέτουμε, είναι αδύνατον να σκαφτεί ο μανδύας και ο πυρήνα της Γης και να φτάσουμε στην άλλα πλευρά. Προς το παρόν, μπορούμε απλώς να θαυμάζουμε επιτεύγματα, όπως η τεραστίου βάθους γεώτρηση Kola και το ορυχείο Bingham Canyon, και να ονειρευόμαστε ότι κάποια στιγμή, θα πετύχουμε ανασκαφή πετρωμάτων σε ακόμα μεγαλύτερα βάθη.

Πηγή: The Conversation