Nyckel takeaways
Medan USA och Sovjetunionen fokuserade på rymdutforskning under 1960-talets stora rymdkapplöpning, tävlade amerikanerna och sovjeterna också om överhöghet av ett annat slag:en till jordens centrum, eller åtminstone så nära den som möjligt . Det resulterade i det djupaste hålet i världen .
Innehåll
1958 lanserade amerikaner Project Mohole, en plan för att hämta ett prov från jordens mantel genom att borra till botten av havet utanför Guadalupe Island, Mexiko. Med medel från National Science Foundation borrade de 601 fot (183 meter) ner i havsbotten innan projektet drogs 1966 av det amerikanska representanthuset.
1970 inledde sovjeterna sitt försök och borrade in i jorden i Murmansk, Ryssland, strax utanför den norska gränsen nära Barents hav. Det är känt som Kola Superdeep Borehole och det var mer framgångsrikt, penetrerade mycket djupare in i jorden och samlade in prover som fortfarande imponerar forskarna idag.
Varför gräva så djupt ner i jorden? "Att ta itu med viktiga vetenskapliga frågor" som kan ge svar på några av vetenskapens största mysterier om vår planet, säger Dr. Ulrich Harms.
Harms är chef för German Scientific Earth Probing Consortium vid German Research Centre for Geosciences i Potsdam, Tyskland. Han har besökt Kola Borehole, bläddrat i förvaret av kärnprover och till och med lagt händerna på det numera nedlagda brunnshuvudet.
Och medan Kola Superdeep Borehole aldrig nådde bortom jordskorpan, är det fortfarande det djupaste hålet som någonsin grävts.
Kola Superdeep Borehole i Ryssland är det djupaste hålet i världen. Det är djupare än Mariangraven och djupare än Mount Everest är högt.
Gömt på en övergiven borrplats bland ruttnande trä och plåtar av metallskrot (rester av borrtårnet och huset som en gång stod i Ryssland) sitter ett litet, anspråkslöst, kraftigt underhållshålsskydd fäst på plats med ett dussin stora, rostiga bultar.
Under — och praktiskt taget osynlig från marknivå — med bara 9 tum (23 centimeter) i diameter, finns världens djupaste konstgjorda hål.
Kola Superdeep Borehole löper cirka 40 230 fot (12 262 meter) eller 7,6 miles (12,2 kilometer) in på jordens yta. För perspektiv är hålets djup höjden av Mount Everest och Mount Fuji placerade ovanpå varandra. Det är också djupare än havets djupaste punkt, Mariana Trench, som ligger i Stilla havet på ett djup av 36 201 fot (11 034 meter) under havsytan.
För perspektiv är jordens yttersta lager – marken vi står på – kallad kontinentalskorpan, cirka 40 kilometer tjockt.
Nästa lager, manteln, fortsätter i ytterligare 1 800 miles (2 896 kilometer). Den yttre kärnan sträcker sig cirka 1 400 miles (2 250 kilometer) innan den når jordens inre kärna, en het, tät, mestadels järnkula med en radie på cirka 758 miles (1 220 kilometer).
Så även om den djupaste konstgjorda punkten är imponerande, är den förvånansvärt ytlig jämfört med jordens djup. Totalt penetrerar Kola bara cirka en tredjedel av jordskorpan och 0,2 procent av hela avståndet till jordens centrum.
Det tog också ett tag. År, faktiskt. Borrning vid Kola började den 24 maj 1970. Målet var att gå så långt som möjligt, vilket forskarna vid den tiden förväntade sig vara cirka 15 kilometer. År 1979 hade projektet slagit alla världsrekord för konstgjorda hål när det passerade cirka 9,5 kilometer.
1989 nådde borrningen ett djup av 40 230 fot (12 262 meter) vertikalt under jordens yta. Det är den djupaste punkt som någonsin nåtts. Det var då temperaturen i brunnen ökade från förväntade 212 grader Fahrenheit (100 grader Celsius) till 356 grader Fahrenheit (180 grader Celsius).
Vi borrar massiva hål eller olika anledningar, framför allt för att utvinna resurser som fossila bränslen och metaller.
Några andra djupa exempel inkluderar den 100 år gamla koppargruvan Bingham Canyon i bergen nära Salt Lake City, platsen för en grop som sträcker sig tre fjärdedelar av en mil (1,2 kilometer) djup och spänner över 2,5 miles (4 kilometer) över , och Kimberley Diamond Mine, aka The Big Hole, i Sydafrika, ett av de största hålen i världen grävt av människohänder och utan maskiner.
Hål grävs också i vetenskapens namn, säger Harms, för att bättre förstå saker som:
"Ett exempel i detalj är att observationer mycket nära en jordbävningszon tillåter [forskare] att övervaka initieringen och utbredningen av även den minsta jordbävningen som svar på stress och påfrestningar," säger Harms. "Vi vill återställa dessa fysiska, kemiska och mekaniska närfältsdata för att i grunden förstå dessa processer som inte kan förenklas i labbexperiment eller datormodeller."
1977 lanserade NASA Voyager 1 ut i rymden och bortom solsystemet in i det interstellära rymden. Från och med augusti 2022 har satelliten färdats 14,6 miljarder miles (23,5 miljarder kilometer) upp i rymden. Så varför, på 20 år, har ingenjörer bara kunnat gräva några mil ner i jorden?
Det visar sig att det är lite knepigare att gräva ett djupt hål till jordens mitt än forskarna förväntade sig. När borrningen började vid Kola Superdeep Borehole-platsen på 1970-talet, plöjde borren till exempel genom granitberget ganska enkelt. Men när borrarna nådde cirka 6,9 kilometers djup blev lagren tätare och svårare att borra in i.
Som ett resultat gick borrkronor sönder och teamet fick ändra riktning på borrningen flera gånger. "Som en konsekvens borrades flera borrbanor tills en ganska vertikal [bana] slutligen uppnåddes", säger Harms. Det resulterande borrmönstret liknar ett slags julgran.
Ingenjörer plöjde på, men ju djupare borren gick, desto varmare blev jorden. Temperaturgradienten överensstämde med vad forskarna hade förutspått ner till cirka 10 000 fot (3 048 meter). Men bortom den punkten, när de borrade djupare, intensifierades värmen tills den nådde temperaturer på 356 grader Fahrenheit (180 grader Celsius) på cirka 12 kilometer ner.
Det var en drastisk skillnad från de 212 grader Fahrenheit (100 grader Celsius) de förväntade sig.
Ingenjörer upptäckte också, när de plöjde förbi de första 14 800 foten (4 511 meter), att berget hade mycket mer porositet och permeabilitet. Det, i kombination med de extremt höga temperaturerna, gjorde att stenen betedde sig mer som en plast än en solid, vilket gjorde borrning praktiskt taget omöjlig.
Dessa temperaturer var bortom förmågan hos deras borrutrustning, och även om sovjeterna höll på fram till 1992, blev de aldrig djupare än det djup som nåddes 1989. Borrare hade inget annat val än att avbryta ansträngningen, och de låg under sina 9,3 mil ( 15 kilometer) mål. Borrplatsen stängdes officiellt ner och hålet tätades 2005.
Andra försök har gjorts genom åren av andra länder inklusive Tyskland, Österrike och Sverige. Inget av dessa hål är djupare än Kola Superdeep Borehole, även om vissa var längre, efter att ha vek från sina vertikala banor.
Forskare upptäckte mycket från Kola Superdeep Borehole. Till att börja med insåg de att de behövde uppdatera temperaturkartan för jordens inre eftersom de stötte på temperaturer som var mycket högre än förväntat.
De var också blåsta bort att det inte fanns någon övergång från granit till basalt, en gräns som geologer kallar "Conrad discontinuity", som ansågs existera baserat på resultat av seismiska reflektionsundersökningar.
En annan upptäckt var flytande vatten långt djupare än de tidigare trott kunde existera. "Ett av de oväntade resultaten var verkligen förekomsten av öppna saltvattenfyllda sprickor som dokumenterar att skorpan inte är tät men att det finns vägar som tillåter vätskor att flöda", säger Harms.
Forskare misstänkte att vattnet kan ha pressats ut ur bergkristaller av det otroligt höga trycket i jorden.
Ännu mer spännande var upptäckten av biologisk aktivitet i klipporna. På 4,4 miles (7 kilometer) djup hittade forskare dussintals fossiler från encelliga marina organismer som går tillbaka 2 miljarder år. Det tydligaste beviset var mikroskopiska fossiler inneslutna i organiska föreningar som var förvånansvärt intakta trots de extrema trycken och temperaturerna i det omgivande berget.
Ja, så småningom. Men, säger Harms, "att gräva djupare än 12 kilometer (7,45 miles) beror på två kritiska faktorer:temperatur och borrhålsstabilitet, den senare är beroende av spänning, töjning och borrvätskans sammansättning och vikt."
Det kommer att kräva en del ganska tekniskt avancerad utrustning, med tanke på att temperaturen där förutspås bli så hög som 500 grader Fahrenheit (250 grader Celsius).
Den verkliga pajen på himlen – eller snarare, på jorden – skulle nå jordens mantel, lagret som börjar precis förbi jordskorpan, cirka 40 kilometer under våra fötter.
"Vi kan lära oss mycket om manteln om vi får tillgång genom borrning," säger Harms. "Jordforskare vill ha tillgång till den verkliga in situ manteln för att förstå naturen av denna gräns som fortfarande diskuteras och från vilken vi inte har några färska prover som innehåller information om hur skorpan och manteln interagerar, hur vätskor och magmadroppar flyr från manteln in i skorpan och slutligen in i vår hydrosfär, och hur de matar biosfären – eller hur materia flyr tillbaka in i manteln.
"Dessa storslagna cirklar av hur vår planet utvecklas förblir gåtfulla längs denna gräns och Moho-diskontinuiteten [gränsen mellan jordskorpan och manteln] är därför ett av de främsta målen för vetenskapen."
Nu är det intressantÅr 2021 borrade forskare i Japan det största havshålet i jordskorpan, som kom in på 26 322 fot (8 022 meter), som en del av International Ocean Discovery Program (IODP).
