Mi történne egy utazáson keresztül a Föld rétegein?

A Föld számos rétege rejtve van a szemünk elől. De mi lenne, ha át tudnánk fúrni a bolygó közepén a másik oldalra? Intenzív nyomás és forró hőmérséklet kísérné az utazást a Föld rétegein keresztül lefelé és a másik oldalon kifelé.

A LiveScience választ adott a kérdésre, persze szigorúan csak elméletben.

Meddig jutottak az eddigi fúrási projektek?

Először is, csak, hogy kontextusba helyezzük a dolgokat, a Föld átmérője több mint 12 ezer kilométer. A legkülső réteg a kéreg, amely az amerikai földtani intézet szerint körülbelül 100 km vastag. Ahogy a fúró egyre mélyebbre jut a föld alatt, folyamatosan nő a nyomás.

Doug Wilson, a Santa Barbara-i Kaliforniai Egyetem kutató geofizikusa a Live Science-nek így magyarázta el a matekot: „Minden három méter kőzetréteg nyomása megegyezik a normál légköri nyomással a tengerszinten. Ez nagyon gyorsan összeadódik, ha több kilométerről beszélünk.”

A legmélyebb ember által készített lyuk ma a 12,2 km mély Kola Oroszországban. A fenekén a nyomás négyezerszerese a tengerszintinek. A World Atlas szerint a tudósoknak közel 20 évükbe telt, hogy elérjék ezt a mélységet. És ez még mindig közelében sem ér a kéreg és az azt követő réteg, a köpeny határának 100 km mélyen.

A köpeny és a mag közötti határt „Mohónak” nevezik a Mohorovičić-diszkontinuitás után. A tudósok először az 1950-es és 1960-as években próbáltak itt ásni a mélytengerfenéken keresztül a Mohole projekt keretében, de nem jártak sikerrel.

Fúrófolyadék nélkül nem jutunk messzire

A bolygón való átfúrásra irányuló törekvés során készített lyuk beomlana, hacsak nem pumpáltunk folyamatosan fúrófolyadékot a lyukba. A mélytengeri és olajkútfúrásoknál ez a folyadék egy olyan iszapkeverék, amely nehéz ásványi anyagokat, például báriumot tartalmaz. A folyadék súlya ellent tart a környező kőzet nyomásának, és megakadályozza, hogy a lyuk beszakadjon.

A fúrófolyadék emellett tisztítja a fúrófejet, hogy a homok és a kavics ne tömítse el a gépezetet, és segít csökkenteni a hőmérsékletet.

A Föld legbelső rétegeiben szinte lehetetlenné válna a fúrógép hűtése. A köpeny hőmérséklete 1410 Celsius-fok. A rozsdamentes acél megolvadna, ezért ezt a fúrót drága speciális ötvözetből, például titánból kellene készíteni.

A magban felfoghatatlan körülmények uralkodnak

A köpenyen átjutva a fúró végül elérné a Föld magját, körülbelül szűk 3000 km mélységben. A külső mag főként folyékony vasból és nikkelből áll, hőmérséklete pedig 4000 és 5000 °C között mozog. Ezen a forró, olvadt vas-nikkel ötvözeten keresztül fúrni különösen nehéz lenne.

„Ez problémák egy egész sorát okozná” – mondta Damon Teagle, a Southamptoni Egyetem geokémiai professzora a Live Science-nek. A tüzes külső mag olyan lenne, mintha folyadékon keresztül fúrnánk, és valószínűleg megolvasztaná a fúrót, hacsak nem pumpálnánk lefelé hideg vizet.

5000 km után a fúró elérné a belső magot, ahol a nyomás olyan erős, hogy a perzselő hőmérséklet ellenére a nikkel- és vasmag szilárd marad. „Valóban leírhatatlan nyomáson lennénk. Körülbelül 350 gigapascal, vagyis a légköri nyomás 350 milliószorosa.”

Elérni a mag közepét egy dolog, de tovább haladni duplán lehetetlen

„A fúrót egész idő alatt a Föld gravitációja húzná lefelé a magba. A mag közepén viszont a gravitáció olyan lenne, mintha a Föld körüli pályán lennénk – gyakorlatilag súlytalanok lennénk. Ez azért van, mert a Föld tömegének vonzása minden irányban egyenlő lenne” – mondta Wilson.

Aztán ahogy a fúró tovább halad a bolygó másik oldala felé, a gravitáció vonzása a fúró helyzetéhez képest megváltozik, és gyakorlatilag ismét „lefelé” húzza a mag felé. A fúrónak a gravitáció ellen kell dolgoznia, miközben „felfelé” nyomul a felszín felé, vissza a külső magon, köpenyen és kéregen keresztül, hogy megfordítsa a lefelé vezető utat.

„Ha mindezeket az akadályokat leküzdjük, a legnagyobb probléma a középpont elérése után az, hogy még mindig hosszú út állna előttünk, hogy elérjük a másik oldalt” – mondta Teagle.

Érdemes elolvasni:

• Miért ritkák a ritkaföldfémek? Vagy egyáltalán nem is ritkák?
• Ház méretű hasadékok kezdtek megjelenni a földfelszínen, az emberiség okozta őket