Γιατί να Γίνει Τόσο Βαθιά Γεώτρηση;

Από τον ανταποκριτή του Ξύπνα! στη Γερμανία

ΓΝΩΡΙΖΑΤΕ ότι σε απόσταση εννιά χιλιομέτρων από το σπίτι σας η θερμοκρασία είναι αφόρητη εφόσον φτάνει τους 300 βαθμούς Κελσίου; Αλλά μην ανησυχείτε, η θερμότητα είναι πολύ πιο κάτω από εσάς, σε βάθος 9.000 μέτρων! Και για να μην καούν τα πόδια σας, σας προφυλάσσει μια προστατευτική ασπίδα που ονομάζεται φλοιός της γης.

Αυτός ο φλοιός αποτελεί το επίκεντρο της προσοχής στο Ηπειρωτικό Πρόγραμμα Γεώτρησης Μεγάλου Βάθους, το οποίο πραγματοποιείται κοντά στο Βιντισέσενμπαχ, ένα γερμανικό χωριό όχι μακριά από τα σύνορα με την Τσεχία. Σκοπός αυτού του προγράμματος ήταν να ανοιχτεί μια τρύπα βάθους δέκα χιλιομέτρων και πλέον για να ερευνηθεί αυτή η προστατευτική ασπίδα. Ωστόσο, η γεώτρηση σταμάτησε αναγκαστικά στα 9 χιλιόμετρα εξαιτίας της θερμότητας, όπως θα δούμε. Αλλά γιατί να μπουν κάποιοι στον κόπο να ανοίξουν μια τόσο βαθιά τρύπα;

Η γεώτρηση μεγάλου βάθους δεν είναι κάτι το καινούριο. Λέγεται ότι οι Κινέζοι σε μια γεώτρηση που έκαναν με σκοπό να βρουν αλμυρό νερό έφτασαν σε βάθος 500 μέτρων το 600 Π.Κ.Χ. Από την εποχή της Βιομηχανικής Επανάστασης, η άπληστη όρεξη για πρώτες ύλες στη Δύση έχει ωθήσει την τεχνολογία των γεωτρήσεων να σημειώσει γοργή πρόοδο. Πρόσφατα, ωστόσο, ο τομέας των γεωτρήσεων έχει υποκινηθεί από κάτι πολύ πιο πιεστικό από το εμπορικό κέρδος: Διακυβεύεται η ανθρώπινη ζωή. Πώς συμβαίνει αυτό; Και πώς μπορούν να βοηθήσουν οι γεωτρήσεις;

Γιατί Είναι Σημαντικές οι Γεωτρήσεις Μεγάλου Βάθους;

Πρώτον, κάποιοι από τους ορυκτούς πόρους της γης καταναλώνονται τόσο γρήγορα ώστε υπάρχει η πιθανότητα να εξαντληθούν. Μπορούν αυτά τα ίδια ορυκτά να βρεθούν βαθύτερα μέσα στη γη, πιθανώς ακόμα και στα πρώτα τους στάδια; Αυτή είναι μια ερώτηση στην οποία ίσως να απαντήσουν οι γεωτρήσεις μεγάλου βάθους.

Δεύτερον, καθώς ο παγκόσμιος πληθυσμός αυξάνει, οι σεισμοί προκαλούν το θάνατο όλο και περισσότερων ανθρώπων. Οι μισοί περίπου κάτοικοι του κόσμου ζουν σε σεισμογενείς περιοχές. Αυτό περιλαμβάνει τους κατοίκους του ενός τρίτου και πλέον των μεγαλύτερων πόλεων της γης. Τι σχέση έχουν οι σεισμοί με τις γεωτρήσεις; «Η μελέτη της λιθόσφαιρας [το εξωτερικό περίβλημα της γης] θα πρέπει να κάνει την πρόβλεψη πιο ακριβή», αναφέρει το βιβλιάριο Η Τρύπα (Das Loch). Ναι, ο άνθρωπος έχει κάθε λόγο να προσπαθεί να μάθει τα μυστικά της γης.

Όμως, το κόστος των γεωτρήσεων μεγάλου βάθους είναι υψηλό. Οι δαπάνες για το γερμανικό πρόγραμμα ανέρχονται σε 528 εκατομμύρια μάρκα (περ. 80,2 δισ. δρχ.). Δεν υπάρχουν άλλοι τρόποι για να ανακαλύψουμε τα μυστικά του πλανήτη μας; Και ναι, και όχι. Η επιστήμη συμπεραίνει πολλά πράγματα για τη σύνθεση της γης χρησιμοποιώντας όργανα που βρίσκονται στην επιφάνεια. Αλλά μια πολύ βαθιά γεώτρηση είναι ο μόνος τρόπος για να επιβεβαιώσουν αυτά τα συμπεράσματα και να εξετάσουν πετρώματα που έχουν παραμείνει μέχρι σήμερα κάτω από ακραίες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Θα μπορούσαμε να πούμε ότι οι γεωτρήσεις μεγάλου βάθους προσπαθούν να φτάσουν στη βάση των πραγμάτων.

Αρκετά για τις γεωτρήσεις γενικά. Γιατί να μην επισκεφτούμε το χώρο στο Βιντισέσενμπαχ; Μήπως φοβάστε την επιστημονική ορολογία; Δεν χρειάζεται. Ο ξεναγός μας, κάποιος γεωλόγος, έχει υποσχεθεί να μας εξηγήσει τα πάντα με απλό τρόπο.

Ένα Καταπληκτικό Γεωτρύπανο

Μένουμε κατάπληκτοι όταν βλέπουμε το γεωτρύπανο που βρίσκεται πάνω στην οπή της γεώτρησης σε ύψος ανάλογο με εκείνο ενός 20όροφου κτιρίου. Το γεωτρύπανο είναι ένα από τα χαρακτηριστικά που κάνουν αυτό το πρόγραμμα ιδιαίτερα ελκυστικό ακόμα και για εκείνους που δεν είναι ειδικοί. Και υπάρχουν και άλλα τέτοια χαρακτηριστικά.

Πάρτε, για παράδειγμα, την τοποθεσία. Όταν οι επιστήμονες σχεδίαζαν να διανοίξουν αυτή την πολύ βαθιά τρύπα, δεν διάλεξαν ένα οποιοδήποτε μέρος. Η εφημερίδα Ντι Τσάιτ (Die Zeit) έγραψε σχετικά με αυτό το έργο: «Αν θέλετε να ανακαλύψετε πώς προκαλούνται οι σεισμοί, συγκεντρωθείτε σε εκείνα τα μέρη όπου οι [υπόγειες] πλάκες συγκρούονται ή απομακρύνονται». Το Βιντισέσενμπαχ είναι ένα τέτοιο μέρος, εφόσον βρίσκεται ακριβώς πάνω από τη διαχωριστική γραμμή δύο υπόγειων ηπειρωτικών πλακών, δηλαδή βραδυκίνητων τμημάτων του φλοιού της γης.

Πιστεύεται ότι στο παρελθόν αυτές οι δύο πλάκες συγκρούστηκαν με τέτοια δύναμη ώστε εκτίναξαν τμήματα του κατώτερου φλοιού προς την επιφάνεια, σε σημείο που να μπορεί να τα φτάσει η σύγχρονη τεχνολογία. Η γεώτρηση που περνάει από διαφορετικούς σχηματισμούς πετρωμάτων προκαλεί αυτό που ο ξεναγός μας αποκαλεί γεωλογικό σουβλάκι. Πόσο βαθιά είναι η τρύπα;

Στις 12 Οκτωβρίου 1994, ένα φωτεινό σήμα που αναβόσβηνε στο κτίριο των πληροφοριών ανακοίνωσε το μέγιστο βάθος: «9.101 μέτρα». Τι βάθος είναι αυτό; Αν υπήρχε ένας ανελκυστήρας να μας μεταφέρει στον πυθμένα, το κατέβασμα θα διαρκούσε σχεδόν μιάμιση ώρα. Αλλά, θα ήταν ένα ταξίδι που θα μας έμενε αξέχαστο. Γιατί; Επειδή καθώς θα κατεβαίναμε όλο και βαθύτερα, θα αισθανόμασταν τη θερμοκρασία να ανεβαίνει 25 με 30 βαθμούς Κελσίου κάθε χίλια μέτρα. Έτσι στο συγκεκριμένο βάθος, θα αντιμετωπίζαμε την τρομερή θερμοκρασία των 300 βαθμών Κελσίου. Πόσο χαρούμενοι είμαστε που η επίσκεψή μας δεν περιλαμβάνει μια εκδρομή στον πυθμένα! Αλλά το ζήτημα της θερμοκρασίας μάς οδηγεί σε μια άλλη ενδιαφέρουσα πλευρά αυτού του έργου.

Γύρω στα 9.000 μέτρα, η οπή της γεώτρησης περνάει το κρίσιμο όριο των 300 βαθμών Κελσίου. Γιατί είναι κρίσιμο; Επειδή όταν τα πετρώματα υπόκεινται σε τέτοια θερμότητα και πίεση, μεταβάλλονται και από άκαμπτα γίνονται εύκαμπτα. Αυτή η μεταβολή δεν έχει εξεταστεί ποτέ σε φυσικό περιβάλλον.

Αξιοσημείωτο είναι επίσης το σύστημα διεύθυνσης του τρυπανιού. Για να περιγράψουμε την επιχείρηση σε μικρότερη κλίμακα, φανταστείτε ότι κρατάτε την άκρη ενός σωλήνα που έχει μήκος περίπου εκατό μέτρα και διάμετρο 2 χιλιοστά, όσο είναι το πλάτος μιας χοντρής βελόνας ραψίματος. Τώρα φανταστείτε ότι προσπαθείτε να κατευθύνετε ένα μικροσκοπικό τρυπάνι το οποίο βρίσκεται στην άλλη άκρη. Σε χρόνο μηδέν, θα είχατε μια στραβή τρύπα, σπασμένα κομμάτια ή και τα δύο.

Αναπτύχτηκαν ορισμένα συστήματα για να διατηρούν την τρύπα κατακόρυφη με το να διορθώνουν αυτόματα την πορεία του τρυπανιού. Αυτό το σύστημα διεύθυνσης αποδείχτηκε τόσο επιτυχές ώστε, στα 6.000 μέτρα και πλέον, ο πυθμένας της τρύπας αποκλίνει μόνο 8 μέτρα από την κατακόρυφο. Ήταν πραγματικό κατόρθωμα να ανοίξουν αυτό που σύμφωνα με τον ξεναγό μας είναι «πιθανότατα η πιο ευθεία τρύπα στον κόσμο»!

Ταξίδι μετ’ Επιστροφής για να Αλλάξει η Κεφαλή του Γεωτρύπανου

Ο κινητήρας που οδηγεί το τρυπάνι βρίσκεται στο «κάτω τμήμα της τρύπας», όχι στην επιφάνεια. Συνεπώς, δεν περιστρέφονται όλοι οι γεωτρητικοί σωλήνες στη διάρκεια της γεώτρησης. Εντούτοις, η γεώτρηση σε τέτοια βάθη είναι κουραστική διαδικασία. Κάθε κεφαλή κατεβαίνει με κόπο ένα με δύο μέτρα κάθε ώρα, και διασχίζει με δυσκολία περίπου 50 μέτρα πετρωμάτων προτού αντικατασταθεί. Καθώς ο ξεναγός μας μάς πηγαίνει πιο κοντά στο γεωτρύπανο βλέπουμε να βγάζουν το γεωτρητικό σωλήνα έξω από την τρύπα για αυτόν ακριβώς το σκοπό, να αλλάξουν την κεφαλή.

Τεράστια μηχανικά χέρια πιάνουν σφιχτά και αποσυνδέουν τα στελέχη του σωλήνα που έχουν μήκος 40 μέτρα το ένα. Το σύστημα χειρισμού των σωλήνων αποτελεί άλλο ένα καταπληκτικό χαρακτηριστικό αυτού του προγράμματος. Αυτό το σύστημα σχεδιάστηκε πρόσφατα για να επιταχύνει την κουραστική διαδικασία της ανύψωσης και της καθόδου των σωλήνων, ή το ταξίδι μετ’ επιστροφής, όπως το περιγράφουν οι ειδικοί στις γεωτρήσεις. Δεν υπάρχει σύντομος δρόμος. Κάποιο χαμογελαστό πρόσωπο μας κοιτάζει ερευνητικά κάτω από ένα κίτρινο κράνος και εξηγεί: «Για να αλλάξουμε την κεφαλή, πρέπει να τα βγάλουμε όλα έξω!»

Τι Μπορούμε να Μάθουμε από τα Δείγματα;

Επιθεωρούμε το εργαστήριο και μένουμε έκπληκτοι βλέποντας πολλές σειρές ραφιών γεμάτες δείγματα πετρωμάτων. Πώς εξάγονται τα δείγματα από τη γη; Με δύο διαφορετικούς τρόπους.

Ο ένας είναι η πυρηνοληψία, κατά την οποία βγαίνουν κυλινδρικά κομμάτια πετρωμάτων. Χωρίς να χάσουν καθόλου χρόνο παρατηρούν τη συμπεριφορά αυτών των πυρήνων στο εργαστήριο. Γιατί τόση βιασύνη; Επειδή στο φλοιό της γης τα πετρώματα βρίσκονται κάτω από έντονη πίεση. Οι γεωφυσικοί συμπεραίνουν πολλά πράγματα όσον αφορά αυτή την πίεση με το να παρατηρούν πώς «ξετυλίγεται» κάθε πυρήνας στη διάρκεια των πρώτων λίγων ημερών του πάνω από το έδαφος.

Η πιο κοινή μέθοδος συλλογής δειγμάτων είναι εκείνη που γίνεται στη διάρκεια της συνηθισμένης γεώτρησης. Υγρό διοχετεύεται προς τα κάτω στο γεωτρητικό σωλήνα για να κρυώσει την κεφαλή και να παρασύρει τα τρίμματα. Πίεση αναγκάζει το υγρό και τα τρίμματα να ανεβούν στην επιφάνεια όπου διαχωρίζονται με κάποιο φίλτρο. Το υγρό χρησιμοποιείται ξανά, και τα τρίμματα αναλύονται. Τι αποκαλύπτουν αυτές οι αναλύσεις;

Δοκιμές προσδιορίζουν το είδος του πετρώματος και καθορίζουν τις ηλεκτρομαγνητικές ιδιότητές του. Συλλέγονται στοιχεία σχετικά με το πού υπάρχουν κοιτάσματα. Η πυκνότητα του πετρώματος φανερώνει πόσο γρήγορα ταξιδεύει η σεισμική δόνηση μέσα στη γη.

Οι δοκιμές επίσης αποκαλύπτουν ότι υπάρχει διαρκής κίνηση νερού και προς τις δύο κατευθύνσεις ανάμεσα στην επιφάνεια της γης και σε βάθη 4.000 μέτρων ή και περισσότερο. «Αυτό ρίχνει εντελώς νέο φως στα προβλήματα της διάθεσης επιβλαβών ουσιών σε ορυχεία και φρέατα», σχολιάζει το επιστημονικό περιοδικό Επιθεώρηση Φυσικών Επιστημών (Naturwissenschaftliche Rundschau).

Ολοκληρώνουμε την ξενάγησή μας αποχαιρετώντας εγκάρδια τον ξεναγό μας. Η απλή περιγραφή του έργου από μέρους του είχε τη σφραγίδα ενός ειδικού για τον οποίο το εξαιρετικό έχει γίνει συνηθισμένο. Για τους επιστήμονες, το Βιντισέσενμπαχ ίσως φαίνεται πολύ πεζό, αλλά για εμάς, η επίσκεψή μας ήταν κάτι το πολύ ξεχωριστό.

[Εικόνα στη σελίδα 10]

Επάνω: Μέτρηση των πυρήνων που εξάχθηκαν από τη γεώτρηση

Αριστερά: Ομοίωμα του φλοιού της γης

[Ευχαριστίες]

KTB-Neuber