المهمة المستحيلة.. ماذا سيحدث إذا حفرنا الأرض حتى نصل إلى الناحية الأخرى؟

02:39 م


الإثنين 18 ديسمبر 2023

طبقات الأرض العديدة مخفية عن الأنظار. ولكن ماذا لو تمكنا من الحفر عبر مركز الكوكب إلى الجانب الآخر؟ ما هي القوى ودرجات الحرارة القصوى التي قد نواجهها في أعماق الكوكب؟

على الرغم من أن الحفر عبر الأرض يظل خيالًا علميًا، إلا أن العلماء لديهم بعض الأفكار حول ما يمكن أن يحدث بناءً على الخبرة المكتسبة من مشاريع الحفر الأخرى.

يبلغ قطر الأرض 12,756 كيلومترًا، لذا فإن الحفر على طول هذا الخط سيتطلب عشرات السنين من العمل الشاق.

الطبقة الأولى التي يجب الحفر خلالها هي القشرة، وسمكها حوالي 100 كيلومتر، وفقًا لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. سيزداد الضغط الجوي مع تحرك المثقاب لمسافة أبعد تحت الأرض.

وقال دوج ويلسون، عالم الجيوفيزياء البحثي بجامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا، لموقع مجلة لايف ساينس، إن كل (3 أمتار) من الصخور تساوي حوالي 1 ضغط جوي، وهو الضغط عند مستوى سطح البحر.

أعمق حفرة من صنع الإنسان اليوم هي حفرة كولا سوبرديب في روسيا، والتي يبلغ عمقها (12.2 كم). ويبلغ الضغط في قاعها 4000 مرة الضغط عند مستوى سطح البحر. واستغرق العلماء ما يقرب من 20 عامًا للوصول إلى هذا العمق، وفقًا لأطلس العالم. ولا يزال هذا على بعد أكثر من (80 كم) من الطبقة التالية، الوشاح، وفقًا لبيانات طبقة الأرض من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية.

الوشاح عبارة عن طبقة يبلغ سمكها (2800 كم) من الصخور الداكنة الكثيفة التي تحرك الصفائح التكتونية.

والمشكلة أن الثقب الذي صنعناه في القشرة سينهار ما لم نضخ سائل الحفر بشكل مستمر في الحفرة. وفي عمليات الحفر في أعماق البحار وآبار النفط، يكون هذا السائل عبارة عن مزيج من الطين الذي يحتوي على معادن ثقيلة، مثل الباريوم. وأوضح ويلسون أن وزن السائل يوازن الضغط داخل الحفرة مع ضغط الصخور المحيطة ويمنع الحفرة من الانهيار.

يؤدي سائل الحفر دورين إضافيين: فهو ينظف لقمة الحفر لمنع الرمل والحصى من إتلاف الآلات، ويساعد في خفض درجة الحرارة، على الرغم من أنه قد يصبح من المستحيل تقريبًا الحفاظ على برودة الحفر في أعمق طبقات الأرض.

على سبيل المثال، تبلغ درجة الحرارة في الوشاح (1410 درجة مئوية). وقال ويلسون إن الفولاذ المقاوم للصدأ سوف يذوب، لذلك يجب أن يكون هذا المثقاب مصنوعًا من سبيكة متخصصة باهظة الثمن، مثل التيتانيوم.

وبمجرد عبور الوشاح، سيصل الحفر أخيرًا إلى قلب الأرض على عمق حوالي (2896 كم). يتكون اللب الخارجي في الغالب من الحديد السائل والنيكل وهو ساخن للغاية، حيث تتراوح درجات الحرارة من (4000 إلى 5000 درجة مئوية)، وفقًا لأكاديمية كاليفورنيا للعلوم. سيكون الحفر عبر سبيكة الحديد والنيكل الساخنة المنصهرة أمرًا صعبًا بشكل خاص.

وقال ديمون تيجل، أستاذ الكيمياء الجيولوجية بجامعة ساوثهامبتون في المملكة المتحدة: «سيتسبب ذلك في مجموعة كاملة من المشكلات». سيكون اللب الخارجي الناري أشبه بالحفر في سائل، ومن المرجح أن يذيب المثقاب ما لم يتم ضخ الماء البارد إلى الأسفل.

بعد ذلك، وعلى مسافة (5000 كم)، سيصل الحفر إلى اللب الداخلي، حيث يكون الضغط شديدًا للغاية، على الرغم من درجات الحرارة الحارقة، يظل قلب النيكل والحديد صلبًا. قال تيجل: “ستكون في الواقع تحت ضغط لا يوصف، حوالي 350 جيجاباسكال، أو 350 مليون ضعف الضغط الجوي”.

طوال هذا الوقت، سيتم سحب المثقاب إلى القلب بفعل جاذبية الأرض. في مركز النواة ستكون الجاذبية مشابهة لوجودها في المدار، أي انعدام الوزن فعليًا. ويفسر ويلسون ذلك بأن قوة سحب كتلة الأرض ستكون متساوية في جميع الاتجاهات.

مع استمرار الحفر باتجاه الجانب الآخر من الكوكب، سيتغير سحب الجاذبية بالنسبة إلى موضع الحفر، ما يؤدي إلى سحبه فعليًا “لأسفل” نحو القلب مرة أخرى. يجب أن يعمل المثقاب ضد الجاذبية لأنه يدفع “للأعلى” نحو السطح، ويعود عبر اللب الخارجي والوشاح والقشرة لعكس الرحلة الهبوطية.

وقال تيجل إنه إذا تم التغلب على كل هذه العقبات، فإن المشكلة الأكبر بمجرد وصولك إلى نقطة المنتصف هي أنه لا يزال أمامك “طريق طويل لنقطعه” للوصول إلى الجانب الآخر.