Можно ли прокопать тоннель из Европы в Америку?

В детстве многие из нас рыли глубокие ямки в песке. Чем глубже становилась яма, тем больший азарт охватывал, и у многих, подспудно, возникала мысль: «А что, если получится прокопать в земле глубокую яму до самой Америки?» Обычно весь этот увлекательный процесс прерывался призывом мамы идти домой спать.

Великий французский фантаст Жюль Верн тоже не обошел этот вопрос своим вниманием. По его фантастическому роману «Путешествие к Центру Земли», в котором описывается полный опасностей и приключений спуск к земному ядру через жерло исландского вулкана, было снято множество фильмов. Несмотря на всю свою гениальную прозорливость, Жюль Верн на этот раз был страшно далек от реалий.

Международная команда ученых, называющих себя «MoHole» собирается прорваться к земной мантии. Они рассчитывают на международную поддержку для своего проекта в один миллиард долларов США.  По их замыслу, японское глубоководное буровое судно «Chikyu», будет бурить скважину в дне Тихого океана и сможет углубиться в поверхность планеты больше, чем кто-либо когда-либо ранее. План состоит в том, чтобы идти напролом через земную кору — твердый верхний слой Земли. Толщина земной коры колеблется от 30 до 60 километров толщиной на суше, но очень мала — порядка 5 километров в самом тонком пятне на дне океана. Если буровая установка «Chikyu» прорвется через переходную границу, называемую Мохо (Moho), то можно было бы достичь мантии Земли, таинственного 2900-километрового толстого слоя между корой и горячими, огненными недрами.

По поводу детских фантазий о тоннеле, проходящем через центр Земли, современные ученые настроены глубоко пессимистично. Огромное давление и температура в центре земного шара сделает копание такого прохода невозможным, если вообще технически человечество сможет построить тоннель длиной в несколько тысяч километров.

Но только одно достижение слоя мантии, о котором мы знаем относительно мало и извлечение образца, будет научным достижением такой величины, что некоторые сравнивают его с посадкой на Луну.

 

Что такое земная мантия?

Трудно представить, что человечество может потратить миллиард долларов на прорыв через Мохо, если учесть, что всего столетие тому назад оно даже не знало, что такая граница существовала. В 1909 году, Андрия Мохоровичич, хорватский исследователь, обнаружил, что примерно в 50 километрах внутри Земли, волны, вызванные землетрясениями путешествовали быстрее, чем ближе к поверхности. В то время как ученые имели уже смутное представление о том, что Земля состояла из слоев, Мохоровичич предположил, что существует четкая граница между корой и слоем под ним, у которых были различный состав и физические свойства. В его честь мы теперь называем этот тонкий фрагмент поверхностью Мохоровичича или Мохо.

С тех пор ученые сумели узнать немного больше о мантии, слое, который лежит под Мохо и составляет 83 процентов от объема Земли и 67 процентов ее массы. Мантия состоит из расплавленного, жидкого камня, называемого магмой . Часть этой магмы выбрасывается вулканами, поэтому мы знаем, что верхняя части мантии — то есть, первые 1000 километров, в основном, будут состоять из оксидов кремния, магния и железа, с меньшим количеством оксида алюминия, оксида кальция и щелочей.

Тем не менее, наши знания о мантии довольно ограничены. Ученые не могут спуститься и посмотреть на нее, мало того, они никогда не имели чистый образец взятый непосредственно из глубоко шурфа. Именно этого проект MoHole и надеется достичь.

 

Трудно ли копать так глубоко?

Бурение подобной глубоководной скважины будет очень тяжелым. Ученые однажды уже пытались сделать это. В начале 1960-х, они пробурили пять отверстий в дне океана вблизи острова Гуадалупе в восточной части Тихого океана на глубине 3566 метров. Самое глубокое отверстие проникло только на 183 метра в кору, пройдя донный осадок и остановившись в скальном грунте. К сожалению, они не смогли углубиться намного дальше. В 1966 году проект был отменен.

В СССР также была предпринята грандиозная попытка достичь поверхности Мохоровичича. В 1970 году на Кольском полуострове, Россия, было начато бурение Кольской сверхглубокой скважины. Буровые работы на ней продолжались до 1990 года. В результате множества неудач, связанных с обрывами огромных буровых колонн, все же удалось достичь глубины 12 262 метров. В 2008 году скважина была заброшена из-за отсутствия финансирования и здания бурового комплекса разрушаются.

Одной из главных проблем Кольской сверхглубокой было ее неудачное расположение. Подобные по составу образцы из других скважин — добывались с глубин гораздо меньших, чем образцы, добытые на ней. Невзирая на общую неудачу этого проекта, ученые получили много ценной информации, которая, впрочем, поставила перед ними намного больше вопросов, нежели дала ответов. В частности, структура пород на такой большой глубине была гораздо менее однородной, чем в более высоких слоях, что вовсе не соответствовало тогдашним представлениям о строении Земли. Кроме того, никаких заметных признаков достижения пока что гипотетической поверхности Мохоровичича отмечено не было.

Почти полвека спустя, ученые надеются, что США, Япония и другие страны объединят свои ресурсы для покрытия расходов. Но физические проблемы бурения до мантии остаются довольно сложными. Даже если ученые найдут тончайшее из всех возможных сечение коры на дне океана, бурение все равно придется вести через несколько километров скального грунта. При погружении глубже в Землю, они столкнутся с экстремальными температурами, возможно, более 5oo градусов по Цельсию и фантастическим давлением — целых 2000 килограмм на квадратный сантиметр  вблизи от мантии. Придется бороться с этой сокрушительной силой, ломающей оборудование, не говоря уже о том, чтобы поднять образцы обратно на поверхность.

С положительной стороны — в последние 50 лет, благодаря глубоководному бурению в нефтяной промышленности, технологии бурения существенно продвинулись с 60-х годов прошлого века. Есть улучшенные сверла, инструменты и средства, которые намного более способны выдерживать высокую температуру и давление. А благодаря GPS навигации и другим достижениям, гораздо легче держать буровое судно на том же самом месте в глубокой воде. Исследователи также теперь знают больше об океанической коре и как она формируется, и о различиях между корой и мантией. «У нас есть гораздо лучшее понимание того, что мы пытаемся сделать», пояснил Дэймон Тигл из Национального океанографического центра в Саутгемптоне, Англия.

Если ученые не столкнутся с непредвиденным — бурение скважины до мантии может занять до двух лет. Проект надеются завершить к 2020 году.

 

Что мы поймем, докопавшись до мантии?

Будем надеяться, что многое. Как мы выяснили ранее, наши знания о мантии Земли довольно ограничены. Не имея чистого образца породы мантии, ученые пытались понять ее строение, изучая сейсмические волны и расплавленную породу, которая течет из вулканов . Они также пытались подбирать ключи к составу мантии, изучая метеориты, которые созданы из того же космического мусора, как и наша планета.

Но все эти источники оставляют много вопросов без ответа. Если ученые в конечном итоге получат чистый материал из мантии для изучения, они выдвинут некоторые новые идеи о том, как Земля образовалась миллиарды лет назад, как она развивалась в ядро, мантию и кору, и как возникла тектоника плит земной коры. Если они смогут узнать больше о точном смеси химических веществ и изотопов в мантии, они смогут получить лучшее представление о том, как мантия передает химические вещества на поверхность

Что более важно, они смогут узнать, как именно движение каменной ​​жидкости мантии влияет на земную кору, в частности, как тектонические плиты толкают и тянут друг — друга. Зная больше о мантии и как она взаимодействует с земной корой, мы могли бы когда-нибудь даже предсказывать такие события, такие как землетрясения и извержения вулканов

Но одной из самых почти невероятных возможностей является то, что ученые могли бы на самом деле найти жизнь глубоко внутри Земли. Мы не говорим о монстрах, которых Жюль Верн вообразил в книге «Путешествие к центру Земли», а скорее крошечные, примитивные организмы, называемые экстремофилами, которые развивались устойчивыми к экстремальным давлениям и высоким температурам (например, микроскопические «черви из ада» найденные на дне южноафриканской  шахты). Ученые уже нашли такие организмы на самом глубоком дне океана. Если они в состоянии существовать еще глубже в Земле, то ученые предполагают, что такие организмы могут содержать уникальные ферменты или другие характеристики, которые исследователи смогут использовать в разработке новых биотехнологий. Что еще более важно, эти микробы смогут помочь нам понять физиологические пределы жизни.

И тем не менее, тоннель из Европы в Америку, точнее из Азии в Америку — довольно скоро может стать реальностью. Только, естественно, не через центр Земного шара.

Создан российско-американский план прокладки такого тоннеля под Беринговым проливом, соединив Чукотку и Аляску.