Stiri de ultima ora

Misiune spre centrul Pământului

Misiune spre centrul Pământului
Stiinta-sanatate
Idee: să mergem mai adânc ca oricând. Scop: să descoperim cum a evoluat planeta noastră și să găsim forme de viață subterane. Jheni Osman aprofundează...

Călărind un val de fier topit, o sondă mare cât un grepfrut se îndreaptă către centrul Pământului. Greutatea imensă a fierului lichid, de 110.000 de tone, sfărâmă roci și deschide o cale către măruntaiele planetei. La bordul sondei anonime se află tot soiul de instrumente care investighează nucleul Terrei și ne dezvăluie ce se găsește acolo.

„Epistola mea era glumeață. Fizica din spatele ideii era solidă, dar aplicabilitatea ei e improbabilă, dat fiind că fisurile nu sunt controlabile. Temperaturile nucleului terestru sunt similare cu cele de la suprafața Soarelui. Iar presiunea tinde să închidă orice gaură forată, dacă aceasta nu este umplută cu ceva având aceeași densitate cu materia din proximitate. Nu putem săpa puțuri deschise în interiorul Terrei, nici măcar la numai 10 km adâncime. Iar efortul depus doar pentru străpungere este imens. O călătorie spre centrul Pământului ar fi mai dificilă decât o misiune în spațiul interstelar, deoarece spațiul este gol”, spune Stevenson.

Fizicianul David Stevenson, de la Caltech, care a trimis revistei Nature o propunere glumeață de explorare a nucleului planetei

Dar iată că, aproape de cea de-a 150-a aniversare de la publicarea romanului lui Verne, oamenii de știință pregătesc din nou o misiune subterană - însă cu o destinație ceva mai apropiată.

Proiectul Mohole

Prin anii 1950, în toiul cursei de cucerire a spațiului, o echipă de savanți pestriță a propus un proiect la fel de ambițios. În loc de Lună, ei căutau să meargă în subteran, la foarte mare adâncime. În aprilie 1957, după un mic dejun stropit cu spirtoase, inspirat-numita Societate Diversă Americană lansa Proiectul Mohole. Scopul: de a fora la adâncimi neatinse anterior. Ținta: mantaua terestră - mai exact, discontinuitatea Mohoroviić, zisă Moho.

În 1909, geologul croat Andrija Mohorovičić descoperea granița dintre scoarța și mantia Pământului - Moho. El a observat că la aproximativ 30 km adâncime undele seismice cauzate de cutremure erau complet diferite ca structură de cele înregistrate mai sus. Acum știm că mantia se află undeva între 30 și 60 km sub scoarța continentală, dar la numai 5 km sub crusta oceanică, fiind mai accesibilă forării.

Înainte de a fi pus în practică, Proiectul Mohole a necesitat finanțare și tehnologii noi, care să permită stabilizarea unei nave de foraj maritim; la acea vreme nu existau platforme de foraj petrolier la mare adâncime. Finanțarea a fost asigurată în 1961, iar echipa a creat un sistem nou și inteligent de „poziționare dinamică”, menit să mențină nava la punct fix.

Prima forare - până la 183 m - a fost încununată de succes. După care a intervenit nefast politica: linia de creditare a fost tăiată, iar Proiectul Moho a fost suspendat.

Oameni de știință și ingineri muncind din greu la bordul Cruss 1, nava de foraj implicată în prima tentativă de pătrundere în Moho, în 1961. O nouă generație de geologi încearcă azi să readucă la viață vechiul proiect abandonat

Misiunea Mohole

Preluând ștafeta, Misiunea Mohole își propune să continue inițiativa proiectului inițial. Programul Internațional de Explorare Oceanică (IODP), care cuprinde specialiști din Germania, Japonia, Marea Britanie și SUA, va căuta să foreze până la Moho. Dar mai întâi trebuie găsit un loc potrivit. Știind că scoarța oceanică este mai subțire decât cea continentală, echipa IODP a identificat trei situri potențiale, toate în Oceanul Pacific. Dar ce rost are să cheltuim milioane de euro și ani de eforturi pentru a pătrunde în mantia terestră?

Ideea e că până nu ajungem acolo nu vom putea găsi răspunsuri la multe mistere geologice importante. La fel ca în cazul meteoriților, avem ceva mostre din mantia planetei, dar acestea sunt contaminate de materialele întâlnite în straturile superioare, în drumul lor spre suprafață.

„Nu există în prezent vreo mostră pură din mantie, așa că dispunem doar de indicii despre ce se petrece acolo. O mostră necontaminată ar fi o comoară geochimică, la fel ca rocile selenare aduse de misiunile Apollo”, ne spune prof. Damon Teagle, de la Centrul Oceanografic Național al Marii Britanii, cu sediul în Southampton.

Și meteoriții ne oferă ceva informații despre compoziția mantalei, dat fiind că și rocile din spațiu s-au format din aceleași materiale cosmice. Momentan cunoaștem doar cu aproximație straturile planetei, deduse din comportamentul undelor seismice și din studierea unor particule subatomice (neutrino) care traversează Pământul. Estimarea este inevitabil grosieră.

Studierea directă a mantalei mai are ca obiectiv important și căutarea unor forme de viață subterane. Nu monștrii preistorici din romanul lui Jules Verne, ci viață la o scară mult mai mică.

Extremofile extreme

Recordul absolut de foraj la mare adâncime este de 12 km. Într-un puț săpat în Suedia s-a găsit viață subterană la 5,5 km. La acea adâncime presiunea este deja uriașă, iar temperaturile - sfârâitoare. Uitați de superoameni, supermicrobii cunoscuți ca „extremofile” dispun de arsenale impresionante care le permit să trăiască în condiții incredibil de neprielnice.

Geogemma barosii, de pildă, este un microorganism unicelular care prosperă pe lângă craterele hidrotermice de pe fundul oceanic, hrănindu-se și înmulțindu-se la 121 °C. În laborator, Methanopyrus kandleri suportă 122 °C. Și mai avem Spinoloricus cinzia, care supraviețuiește fără oxigen, plus Picrophilus oshimae și Picrophilus torridus, care se dezvoltă în medii cu pH 0 - mai dure decât acidul din acumulatori.

„Microorganismul meu subteran preferat este o bacterie care se hrănește cu sulfați și hidrogen. Hidrogenul este produs prin descompunerea apei de radioactivitatea rocilor. Dar printre cele mai impresionate dintre toate este poliextremofila numită Deinococcus radiodurans. Acest supermicroorganism poate supraviețui în multe condiții extreme diferite - deshidratare totală, bombardament UV, radiații ionizante de mii de ori mai puternice decât cele care ne-ar ucide pe noi”, afirmă astrobiologul Lewis Dartnell.

Deinococcus radiodurans este una dintre cele mai rezistente extremofile cunoscute astăzi

Microbii care ar trăi în manta ar trebui să fie la fel de polivalenți ca poliextremofila D. radiodurans. Să reziste la presiuni și temperaturi extreme, cu practic zero nutrimente la dispoziție. Cu 6 km de rocă deasupra, v-ați gândi că problema cea mai mare a vieții la această adâncime este presiunea. Dar microbii pot trăi și la presiuni mult mai mari. În laborator, unii microbi au supraviețuit unor presiuni de 1.000 de atmosfere, în timp ce alții își văd de treabă liniștiți pe fundul Gropii Marianelor, la 11 km adâncime - și se pot înmulți numai la presiuni foarte mari.

Altă problemă ar fi căldura. În contextul temperaturilor extreme, presiunea se dovedește a fi chiar ajutătoare, întrucât previne fierberea și apariția aburului ucigător. Recordul de termorezistență cunoscut este de 122 °C, existând speranța că unele extremofile pot supraviețui în Moho, unde temperatura minimă ajunge la 120 °C.

Frontiera biotică

Profesorul Matt Schrenk, de la Universitatea de Stat Michigan, studiază microbiologia rocilor serpentinice de pe fundul oceanic, similare cu cele care ar putea fi întâlnite în Moho. „Atrăgătoare în acest proiect nu este perspectiva găsirii vieții în Moho, ci mai degrabă observarea tranziției între biotic și abiotic - habitabil și nehabitabil. Misiunea Moho ne-ar putea permite să studiem «frontiera biotică» și să înțelegem limitele fiziologice ale vieții”, spune omul de știință.

În ciuda costurilor ridicate, Schrenk este convins că explorarea acestei regiuni va fi benefică pentru cunoașterea umană. În opinia sa, cel mai mare obstacol pus de Moho în calea extremofilelor este absența nutrimentelor, circulația fluidelor la acea adâncime fiind minimă.

„Sunt multe întrebări științifice fundamentale care așteaptă răspuns. Cât de adâncă este biosfera? Ce se află acolo? Cum se înrudesc aceste organisme de mare adâncime cu restul vieții de pe Pământ? Explorarea internă a planetei noastre este cel puțin la fel de necesară ca explorarea altor planete”.

„Organismele găsite ar putea fi distincte din punct de vedere evolutiv și să conțină indicii despre Pământul străvechi ori să desfășoare activități unice și să posede enzime singulare care pot folosi în biomedicină. Iar cuantificarea extinderii și a activității biosferei profunde, precum și interacțiunile acesteia cu carbonul din adâncuri, ar mai putea servi la descoperirea de tehnologii energetice alternative sau la conceperea de strategii de combatere a încălzirii globale”, a apreciat Schrenk.

Enigma nucleului

Misiunea Mohole speră să ajungă la manta în cursul deceniului următor. În prezent, echipa IODP caută să strângă bani pentru prospectarea siturilor, deci nu ne poate oferi surprize mari, de genul unor falii uriașe care să penetreze adânc scoarța. Criza financiară globală a lovit greu și finanțarea proiectelor ambițioase, precum Mohole. Cea mai mare cheltuială a inițiativei va fi cu operarea platformei de foraj. Favorită este nava științifică Chikyu, cu care forarea ar costa 500.000 de dolari per zi de funcționare.

Vedere a punții navei de explorare științifică Chikyu

În așteptarea finanțării, cercetătorii caută să rafineze tehnologia necesară forării la peste 5 km sub fundul mării de pe o navă legănată de valuri în toate direcțiile. „E ca și cum am încerca să coborâm un fir de păr într-o piscină de doi metri, apoi să dăm cu el o gaură de trei metri în fundație”, spune Teagle.

Julian Pearce, profesor la Universitatea Cardiff, este expert în operațiunile de foraj maritim. El se află în prezent la bordul altei nave științifice, JOIDES Resolution, care a forat până la 2 km. „Este mult mai dificil decât forajul pe uscat, dată fiind mișcarea sus-jos a platformei. Și nu putem utiliza freze cu diamant pentru rocile dure. Aceste limitări înseamnă mai puțin material excavat și puțuri de foraj mai subțiri, mai instabile. Forarea către Moho va fi tot mai grea odată cu creșterea adâncimii, din cauza temperaturilor tot mai mari și a instabilității sporite a puțului”, spune el.

Mostre de roci culese de nava JOIDES Resolution, în așteptarea analizei și a clasificării

Dacă ideea lui Stevenson de a trimite o sondă teleghidată până în nucleu nu este viabilă, vom putea oare să forăm până în miezul Pământului? „Pătrunderea la peste 2.000 m în scoarța oceanică s-a dovedit a fi extrem de dificilă. Deci adâncimea de 3.000 de kilometri este mult dincolo de realitate”, adaugă Teagle.

Pearce aprobă: „Nicio șansă, mă tem! S-ar topi și țeava, și freza, iar consolidarea și stabilizarea verticală a unui puț atât de adânc ar fi imposibilă”.

Din nefericire, va trebui să lăsăm călătoria spre centrul Pământului pe seama profesorului Von Hardwigg, eroul romanului lui Jules Verne.

Jheni Osman este scriitoare pe teme de știință, autoare printre altele a lucrării 100 Ideas That Changed The World (82 lei, books-express.ro)

Despre foraj

Chiar dacă scoarța oceanică este mult mai subțire decât cea continentală, străpungerea ei ridică o întreagă serie de probleme...

Forajul maritim nu a fost nicicând ușor. La contracararea mișcărilor pe verticală ale apelor se folosește un sistem de poziționare dinamică. Șase balize subacvatice fixe servesc ca reper pentru sonarul de la bordul navei, care în combinație cu elicele propulsoare ale navei menține vasul într-o poziție relativ fixă.

În punctul de pătrundere de pe fundul apei se instalează un con, fixat în poziție prin acoperire parțială cu sedimentele din jur. În interiorul conului se instalează o coloană de tubaj externă, în care se introduce o a doua coloană. Aceste tuburi servesc la susținerea pereților puțului, care altminteri s-ar surpa. În interiorul coloanelor este împinsă prăjina de foraj, prevăzută în vârf cu o freză dintr-un material ultradur.

Condițiile fiind extreme din start, multe lucruri pot scăpa de sub control - de la surparea puțului la înțepenirea prăjinii de foraj. Chiar dacă totul merge bine, freza oricum se va toci, necesitând schimbări periodice.

JOIDES Resolution este cea mai de succes navă științifică de până acum. Ca parte din Programul Internațional de Explorare Oceanică (IODP), ea a forat până în stratul de gabrou într-unul dintre siturile candidate pentru Misiunea Moho.

Chikyu, cea mai nouă navă similară, este cu un pas tehnologic mai avansată, fiind dotată cu un așa-numit sistem de refulare, care împinge în gaura de foraj noroi lubrifiant și extrage fragmentele de rocă dislocate de freză. Dar acest sistem va trebui adaptat pentru a putea fora la peste 4.000 de metri - sau chiar mai departe spre centrul planetei.
scienceworld.ro

Articole similare :
comments powered by Disqus