اگر بتوانید چاهی به قطر زمین حفر کنید، چه اتفاقی می‌افتد؟

عمیق ترین چاهی که انسان‌ تا کنون در زمین حفر کرده‌ است حدود ۱۲ کیلومتر عمق دارد. اگر بخواهیم چاهی حفر کنیم که به سمت دیگر زمین برسیم، چه می‌شود؟

بسیاری از لایه‌های زمین از دید پنهان هستند. اما اگر بتوانیم حفره‌ای در زمین ایجاد کنیم که به سمت دیگر آن برسد، چه؟ در اعماق زمین با چه نیروها و دماهای شدیدی برخورد خواهیم کرد؟

قطر زمین ۱۲٬۷۵۶ کیلومتر است، بنابراین ایجاد حفره‌ای به قطر زمین به مته‌ای بسیار بزرگ و دهه‌ها کار نیاز دارد. اولین لایه‌ای که باید آن را حفاری کرد، پوسته زمین است که حدود ۱۰۰ کیلومتر ضخامت دارد.

فشار اتمسفر با پیش رفتن مته در زیر زمین افزایش پیدا می‌کند. به‌نوشته‌ی لایوساینس، هر سه متر سنگ معادل یک فشار اتمسفر (فشار اتمسفر در سطح دریا) است. در عمق بسیار بیشتر، این فشار به سرعت افزایش پیدا می‌کند.

عمیق‌ترین چاهی که تاکنون انسان ایجاد کرده است، چاه ابرژرف کولا در روسیه است که ۱۲٫۲ کیلومتر عمق دارد. در پایین این چاه، فشار ۴۰۰۰ برابر فشار اتمسفر در سطح دریا است. نزدیک به ۲۰ سال طول کشید تا دانشمندان به این عمق دست پیدا کنند. این درحالی است که چاه مذکور هنوز بیش از ۸۰ کیلومتر از لایه بعدی یعنی گوشته فاصله دارد. گوشته لایه‌ای به ضخامت ۲۸۰۰ کیلومتر از سنگ‌های تیره و متراکم است که تکتونیک صفحه‌ای را هدایت می‌کند.
لایه های زمین
لایه‌های زمین شامل هسته، گوشته، پوسته، سست‌کره (استنوسفر)، سنگ‌کره (لیتوسفر)، وَردسپهر( تروپوسفر)، پوشَن‌سپهر (استراتوسفر)، گوشته زیرین، گرم‌سپهر ( ترموسفر) و برون‌سپهر (اگزوسفر) است.

مرز بین گوشته و هسته، موهو (ناپیوستگی موهوروویچیچ) نامیده می‌شود. دانشمندان برای اولین بار طی پروژه موهول در دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ سعی کردند کف دریا را حفاری کنند تا به این ناحیه برسند، اما موفق نشدند.

فشار در هسته زمین ۳۵۰ میلیون برابر فشار اتمسفر در سطح زمین است

حفره‌ای که در تلاش برای ایجاد چاهی در کل زمین ایجاد می‌شود، فرو می‌ریزد، مگر اینکه به‌طور پیوسته سیالی معروف به گِل حفاری را درون حفره پمپ کنیم. در حفاری در اعماق دریا و چاه‌های نفت، این سیال ترکیبی از گل است که شامل مواد معدنی سنگینی مانند باریم می‌شود. وزن مایع فشار درون حفره را با فشار سنگ‌های اطراف به تعادل می‌رساند و از فروریختن حفره جلوگیری می‌کند.

گل حفاری دو نقش دیگر نیز ایفا می‌کند: سرمته را تمیز، از کثیف شدن ماشین‌آلات با شن و ماسه جلوگیری و همچنین به پایین‌آوردن دما کمک می‌کند. البته خنک نگه‌داشتن مته در درونی‌ترین لایه‌های زمین تقریبا غیرممکن خواهد بود. برای مثال، دمای گوشته ۱۴۱۰ درجه سانتی‌گراد است. در این دما فولاد ضدزنگ ذوب می‌شود، بنابراین مته باید از آلیاژ خاص گران‌قیمتی مانند تیتانیوم ساخته شود.

پس از عبور از گوشته، مته در عمق حدود ۲۸۹۶ کیلومتری به هسته زمین می‌رسد. هسته بیرونی عمدتا از نیکل و آهن مذاب ساخته شده است و دارای دمای ۴۰۰۰ تا ۵۰۰۰ درجه سانتی‌گراد است. حفاری این آلیاژ بسیار داغ با مشکلات فراوانی همراه خواهد بود. حفاری هسته خارجی آتشین مانند حفاری درون مایع است و احتمالا مته را ذوب می‌کند، مگر اینکه آب سرد به پایین پمپ شود.

مته پس از طی ۵۰۰۰ کیلومتر به هسته داخلی می‌رسد. در آن‌جا فشار چنان شدید است که با وجود دمای بسیار بالا، آهن و نیکل در حالت جامد می‌مانند. در این ناحیه فشارهای واقعا وصف‌ناپذیر در حدود ۳۵۰ گیگاپاسکال یا ۳۵۰ میلیون برابر فشار اتمسفر وجود دارد.

در تمام این مدت، مته به خاطر گرانش زمین به سمت هسته کشیده می‌شود. در مرکز هسته، گرانش مشابه قرار گرفتن در مدار و اساسا بی‌وزنی خواهد بود. علت آن است که کشش جرم زمین در تمام جهات برابر خواهد بود. سپس همان‌طور که مته به سمت دیگر سیاره می‌رود، کشش گرانش نسبت به موقعیت مته تغییر خواهد کرد و آن را دوباره به سمت هسته می‌کشد.

همان‌طور که مته به سمت سطح برمی‌گردد، باید دربرابر گرانش عمل کند و از هسته بیرونی، گوشته و پوسته سفر معکوس خود را انجام دهد. اگر از همه موانع عبور کنیم، وقتی به نقطه میانی زمین می‌رسید، بزرگ‌ترین مشکل این است که برای رسیدن به سمت دیگر راه بسیار طولانی در پیش خواهید داشت تا به آن‌سوی زمین برسید.