¿Por qué los rusos sellaron el pozo superprofundo de Kola?

Mientras Estados Unidos y la URSS se centraban en la exploración espacial durante la gran carrera espacial de la década de 1960, los estadounidenses y los soviéticos también competían por una supremacía de otro tipo: uno hacia el centro de la Tierra, o al menos lo más cerca posible de ella. .

En 1958, los estadounidenses lanzaron el Proyecto Mohole, un plan para recuperar una muestra del manto de la Tierra mediante perforaciones en el fondo del océano frente a la isla Guadalupe, México. Con fondos de la Fundación Nacional de Ciencias, perforaron 183 metros (601 pies) en el lecho marino antes de que la Cámara de Representantes de Estados Unidos retirara el proyecto en 1966.

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En 1970, los soviéticos lanzaron su intento, perforando la Tierra en Murmansk, Rusia, justo en las afueras de la frontera con Noruega, cerca del Mar de Barents. Se conoce como el Pozo Superprofundo de Kola y tuvo más éxito, penetrando mucho más profundamente en la Tierra y recolectando muestras que aún hoy sorprenden a los científicos.

¿Por qué cavar tan profundamente en la Tierra? "Para abordar cuestiones científicas clave" que podrían dar respuestas a algunos de los mayores misterios de la ciencia sobre nuestro planeta, dice el Dr. Ulrich Harms. Harms es el director del Consorcio Alemán de Sondeo Científico de la Tierra en el Centro Alemán de Investigación de Geociencias en Potsdam, Alemania. Visitó el pozo de Kola, examinó el depósito de muestras de núcleos e incluso puso sus manos en la boca de pozo ahora desaparecida.

Y aunque el pozo superprofundo de Kola nunca llegó más allá de la corteza terrestre, sigue siendo el agujero más profundo creado por el hombre en el mundo.

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Escondido en un sitio de perforación abandonado entre madera podrida y láminas de chatarra (restos de la torre de perforación y la vivienda que una vez estuvo en Rusia) se encuentra una tapa de orificio de mantenimiento pequeña, sencilla y resistente asegurada en su lugar con una docena de pernos grandes y oxidados. Debajo, y prácticamente invisible desde el nivel del suelo, con sólo 9 pulgadas (23 centímetros) de diámetro, se encuentra el pozo más profundo del mundo.

El pozo superprofundo de Kola se extiende a unos 40.230 pies (12.262 metros) o 7,6 millas (12,2 kilómetros) de profundidad en la superficie de la Tierra. En perspectiva, la profundidad del agujero es la altura del Monte Everest y el Monte Fuji colocados uno encima del otro. También es más profundo que el punto más profundo del océano, la Fosa de las Marianas, que se encuentra a una profundidad de 11.034 metros (36.201 pies) bajo el nivel del mar.

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En perspectiva, la capa más externa de la Tierra, el suelo sobre el que nos encontramos, llamada corteza continental, tiene aproximadamente 40 kilómetros (25 millas) de espesor.

La siguiente capa, el manto, continúa por otros 2.896 kilómetros (1.800 millas). El núcleo externo se extiende alrededor de 2.250 kilómetros (1.400 millas) antes de llegar al núcleo interno de la Tierra, una bola caliente, densa, mayoritariamente de hierro, con un radio de aproximadamente 1.220 kilómetros (758 millas). Desde donde estás, el núcleo de la Tierra está aproximadamente a 2.900 kilómetros (1.802 millas) debajo de tus pies.

Entonces, si bien Kola es un pozo impresionantemente profundo, es sorprendentemente poco profundo en comparación con la profundidad de la Tierra. En total, Kola sólo penetra alrededor de un tercio de la corteza terrestre y el 0,2 por ciento de la distancia total hasta el centro de la Tierra.

También tomó un tiempo. Años de hecho. Las perforaciones en Kola comenzaron el 24 de mayo de 1970. El objetivo era llegar lo más lejos posible, que los científicos de la época esperaban que fuera de unos 15 kilómetros (9,3 millas). En 1979, el proyecto había batido todos los récords mundiales de agujeros hechos por el hombre cuando superó las 6 millas (9,5 kilómetros).

En 1989, la perforación alcanzó una profundidad de 40.230 pies (12.262 metros) verticalmente debajo de la superficie de la Tierra. Es el punto más profundo jamás alcanzado. Fue entonces cuando las temperaturas en el pozo aumentaron de los esperados 212 grados Fahrenheit (100 grados Celsius) a 356 grados Fahrenheit (180 grados Celsius). (Mas de esto en un minuto.)

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Se perforan agujeros enormes por diversas razones, sobre todo para extraer recursos como combustibles fósiles y metales. Algunos otros ejemplos profundos incluyen la mina de cobre Bingham Canyon, de 100 años de antigüedad, en las montañas cercanas a Salt Lake City, el sitio de un pozo que se extiende tres cuartos de milla (1,2 kilómetros) de profundidad y se extiende por 2,5 millas (4 kilómetros) de ancho. y la mina de diamantes Kimberley, también conocida como The Big Hole, en Sudáfrica, uno de los pozos más grandes del mundo excavado por manos humanas y sin maquinaria.

También se cavan agujeros en nombre de la ciencia, dice Harms, para comprender mejor cosas como:

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"Un ejemplo en detalle es que las observaciones muy cercanas a una zona de terremotos permiten [a los investigadores] monitorear el inicio y la propagación incluso del más pequeño terremoto en respuesta al estrés y la tensión", dice Harms. "Queremos recuperar estos datos físicos, químicos y mecánicos de campo cercano para comprender fundamentalmente estos procesos que no pueden simplificarse en experimentos de laboratorio o modelos informáticos".

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En 1977, la NASA lanzó la Voyager 1 al espacio y más allá del sistema solar al espacio interestelar. En agosto de 2022, el satélite había viajado 23,5 mil millones de kilómetros (14,6 mil millones de millas) al espacio. Entonces, ¿por qué, dentro de 20 años, los ingenieros sólo han podido excavar unos pocos kilómetros en la Tierra?

Resulta que el viaje al centro de la Tierra es un poco más complicado de lo que esperaban los investigadores. Cuando, por ejemplo, en los años 70 se inició la perforación en el pozo Kola Superdeep Borehole, la perforadora atravesó la roca de granito sin mucho esfuerzo. Pero cuando los perforadores alcanzaron aproximadamente 6,9 ​​kilómetros (4,3 millas) de profundidad, las capas se volvieron más densas y más difíciles de perforar.

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Como resultado, las brocas se rompieron y el equipo tuvo que cambiar la dirección de perforación varias veces. "Como consecuencia, se perforaron varias rutas de perforación hasta que finalmente se logró una [ruta] bastante vertical", dice Harms. El patrón de perforación resultante se asemeja a una especie de árbol de Navidad.

Los ingenieros siguieron trabajando, pero cuanto más profundo era el taladro, más caliente se volvía la Tierra. El gradiente de temperatura se ajustaba a lo que los científicos habían predicho hasta unos 30.408 metros (100.000 pies). Pero más allá de ese punto, a medida que perforaron más profundamente, el calor se intensificó hasta alcanzar temperaturas de 356 grados Fahrenheit (180 grados Celsius) a unos 7,5 millas (12 kilómetros) de profundidad. Esa fue una diferencia drástica con respecto a los 212 grados Fahrenheit (100 grados Celsius) que esperaban.

Los ingenieros también descubrieron, mientras avanzaban los primeros 4.511 metros (14.800 pies), que la roca tenía mucha más porosidad y permeabilidad. Eso, junto con las temperaturas extremadamente altas, hizo que la roca se comportara más como un plástico que como un sólido, lo que hacía prácticamente imposible la perforación.

Estas temperaturas estaban más allá de las capacidades de sus equipos de perforación, pero los soviéticos continuaron hasta 1992, pero nunca llegaron a una profundidad mayor que la alcanzada en 1989. Los perforadores no tuvieron más remedio que suspender el esfuerzo, al no alcanzar sus 9,3 millas (15 kilómetros). ) meta. El sitio de perforación se cerró oficialmente y el pozo se selló en 2005.

A lo largo de los años, otros países, entre ellos Alemania, Austria y Suecia, han hecho otros intentos. Ninguno de esos pozos es más profundo que el pozo Kola Superdeep, aunque algunos eran más largos y se habían desviado de sus cursos verticales.

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Los científicos descubrieron muchas cosas en el pozo Kola Superdeep. Para empezar, se dieron cuenta de que necesitaban actualizar el mapa de temperaturas del interior de la Tierra, ya que encontraron temperaturas mucho más altas de lo esperado.

También quedaron impresionados de que no hubiera una transición del granito al basalto, una frontera que los geólogos llaman "discontinuidad de Conrad", cuya existencia se razonó basándose en los resultados de estudios de reflexión sísmica.

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Otro descubrimiento fue el agua líquida mucho más profunda de lo que se pensaba que podía existir. "Uno de los resultados inesperados fue sin duda la aparición de grietas abiertas llenas de agua salina que documentan que la corteza no es densa pero que existen vías que permiten que los fluidos fluyan", dice Harms. Los investigadores sospecharon que el agua pudo haber sido extraída de los cristales de roca debido a la increíblemente alta presión dentro de la Tierra.

Aún más emocionante fue el descubrimiento de actividad biológica en las rocas. A 7 kilómetros (4,4 millas) de profundidad, los investigadores encontraron docenas de fósiles de organismos marinos unicelulares que datan de hace 2 mil millones de años. La evidencia más clara fueron los fósiles microscópicos encerrados en compuestos orgánicos que estaban sorprendentemente intactos a pesar de las presiones y temperaturas extremas de la roca circundante.

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Sí, eventualmente. Pero, dice Harms, "excavar a más de 12 kilómetros (7,45 millas) depende de dos factores críticos: la temperatura y la estabilidad del pozo; esta última depende de la tensión, la tensión y la composición y el peso del fluido de perforación". Eso requerirá algunos equipos tecnológicamente avanzados, considerando que se pronostica que las temperaturas alcanzarán los 500 grados Fahrenheit (250 grados Celsius).

El verdadero problema en el cielo (o más bien, en la Tierra) sería llegar al manto terrestre, la capa que comienza justo después de la corteza terrestre, a unas 25 millas (40 kilómetros) bajo nuestros pies.

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"Podemos aprender mucho sobre el manto si logramos acceder mediante perforación", dice Harms. "Los científicos de la Tierra quieren tener acceso al manto real in situ para comprender la naturaleza de esta frontera que aún se debate y de la que no tenemos muestras recientes que contengan información sobre cómo interactúan la corteza y el manto, cómo los fluidos y las gotas de magma escapan del manto. en la corteza y, en última instancia, en nuestra hidrosfera, y cómo alimentan la biosfera, o cómo la materia regresa al manto.

"Estos grandes círculos de cómo evoluciona nuestro planeta siguen siendo enigmáticos a lo largo de este límite y la Discontinuidad de Moho [el límite entre la corteza terrestre y el manto] es, por lo tanto, un objetivo primordial de la investigación científica".

Un grupo de investigadores internacionales que trabajan con la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología Marinas y Terrestres está llevando a cabo un esfuerzo para perforar el manto de la Tierra. El barco de perforación Chikyu de la agencia, actualmente ubicado frente a la costa del este de Asia, está equipado para perforar 4 kilómetros (2,5 millas) de agua del océano y 6 kilómetros (3,7 millas) de corteza para llegar al manto. Se espera que el proyecto cueste más de 500 millones de dólares.

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