Γεωεπιστήμη

Αν ποτέ σκεφτήκατε να ανοίξετε μια τρύπα ως την Κίνα, τότε ο καλύτερος υποψήφιος για το παράτολμο αυτό έργο ίσως είναι ένα νέο ιαπωνικό πλοίο. Οι ναυπηγοί και οι ναυτεργάτες μόλις προσέθεσαν τις τελικές πινελιές σε ένα σκάφος ωκεάνιων γεωτρήσεων σχεδιασμένο να διανοίγει τρύπες σε άνευ προηγουμένου βάθη για να επιτύχει έναν προ πολλού τεθέντα στόχο: τη διάτρηση του βραχώδους φλοιού της Γης έως το μανδύα της.

Ο ελλιπώς κατανοητός μανδύας καταλαμβάνει περίπου τα 2/3 της μάζας του πλανήτη μας, ενώ αποτελεί το κλειδί για τις αθέατες διαδικασίες μεταφοράς που συνδέονται με την κίνηση των τεκτονικών πλακών. Για την Ιαπωνία, η οποία συνιστά ένα αρχιπέλαγος που σχοινοβατεί πάνω στην εύθραυστη διασταύρωση τριών τουλάχιστον φλοιϊκών πλακών, εξίσου σημαντικό είναι και το θέμα των σεισμών. «Η Ιαπωνία εδράζεται πάνω σε περιοχές όπου συντελούνται αυτές οι ενεργές γεωλογικές διαδικασίες του πλανήτη μας· για την ακρίβεια, 30 εκατομμύρια άνθρωποι ζουν πάνω σε ένα από τα πιο επικίνδυνα ή ενεργά μέρη της Γης» δηλώνει ο Asahiko Taira, γενικός διευθυντής του Κέντρου Βαθέων Εξερευνήσεων της Γης (CDEX) της Ιαπωνικής Υπηρεσίας Επιστημών και Τεχνολογίας της Γης και της Θάλασσας, η οποία διευθύνει την επιχείρηση.

Για να μελετήσουν το μανδύα, οι γεωφυσικοί έπρεπε να βασίζονται σε έμμεσες μεθόδους ―όπως την παρατήρηση σεισμικών σημάτων και τη μέτρηση μεταβολών στο βαρυτικό πεδίο. Μπορούν επίσης να εξετάζουν πετρώματα του μανδύα τα οποία, εξαιτίας της ηφαιστειότητας ή της ρηγμάτωσης, έχουν αναδυθεί στην επιφάνεια· όμως, επειδή αυτά τα υλικά υφίστανται τεράστια θέρμανση, ψύξη και διάφορες άλλες διαδικασίες, πολλοί ισχυρίζονται ότι στην πραγματικότητα δεν είναι αντιπροσωπευτικά του μανδύα. Η διάσχιση του ορίου που χωρίζει το φλοιό από τον θερμότερο μανδύα (γνωστού ως ασυνέχεια Mohorovicic, ή απλώς ασυνέχεια Moho) θα έδινε στους επιστήμονες άμεσα, πρόσφατα δείγματα του μανδύα, αλλά παράλληλα θα τους πληροφορούσε και για τα ρευστά, τα αέρια και τις επικρατούσες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης (περιλαμβανομένης και της ύπαρξης πιθανών ζωντανών οργανισμών) ―στοιχεία τα οποία χάνονται μέχρι να φτάσει το πέτρωμα με φυσικό τρόπο στην επιφάνεια. Ερευνητές από 18 χώρες που εργάζονται στο αμερικανικό γεωτρητικό πλοίο JOIDES Resolution επεχείρησαν πρόσφατα να φτάσουν ώς το μανδύα στη μεσοωκεάνια ράχη του Ατλαντικού, απέτυχαν όμως, όπως εκτιμάται, μόλις για 300 μέτρα.

Τον Ιούλιο, τεχνικοί σε ένα λιμάνι του Ναγκασάκι ολοκλήρωσαν τον τελικό εξοπλισμό τού Chikyu (όπως στα ιαπωνικά ονομάζεται ο πλανήτης Γη) και παρέδωσαν το κολοσσιαίο, βάρους 57.500 τόνων και μήκους 210 μέτρων, λευκό πλοίο στο CDEX. Το Chikyu αυτή τη στιγμή αναπτύσσεται υπό την αιγίδα του Ολοκληρωμένου Προγράμματος Ωκεάνιων Γεωτρήσεων ―μια μακροπρόθεσμη προσπάθεια που άρχισε το 2003, της οποίας κύριοι συμμετέχοντες είναι η Ιαπωνία, η Ευρωπαϊκή Ένωση και οι ΗΠΑ―, και μέχρι το τέλος της χρονιάς θα ξεκινήσει η εκπαίδευση του πληρώματος γύρω από τη νήσο Χοκάιντο.

Πέραν του ότι αποτελεί το πλέον υπερσύγχρονο εργαστήριο εν πλω, το συγκεκριμένο επιστημονικό σκάφος φέρει υπερήφανα τον ψηλότερο πύργο γεώτρησης, ο οποίος φτάνει τα 112 μέτρα πάνω από την ίσαλο γραμμή, καθώς και μια διατρητική στήλη συνολικού μήκους 9,5 χιλιομέτρων ―περίπου 30 φορές το ύψος του Πύργου του Αιφελ. Το γεωτρύπανο αυτό αναμένεται να διατρυπήσει περί τα 7.000 μέτρα φλοιού, ενόσω το Chikyu (του οποίου το κόστος ανέρχεται στα 540 εκατομμύρια δολάρια) θα επιπλέει σε θάλασσες βάθους μέχρι και 2,5 χιλιομέτρων. Στις προγραμματιζόμενες τοποθεσίες γεώτρησης περιλαμβάνονται περιοχές όπου ο μανδύας έχει πλησιάσει πιο κοντά στην επιφάνεια ως συνέπεια της τεκτονικής δραστηριότητας ή όπου ο φλοιός είναι σχετικά λεπτός, όπως στην Τάφρο Νανκάι, στα ανοιχτά των ιαπωνικών ακτών του Ειρηνικού.

Για να ξεπεράσει το υπάρχον ρεκόρ των 2.111 μέτρων για το μεγαλύτερο βάθος γεώτρησης, το Chikyu είναι εφοδιασμένο με τεχνολογία που έχει αποδείξει την αξία της στο στίβο της πετρελαϊκής βιομηχανίας. Το σύστημα γεώτρησής του περιλαμβάνει ένα προστατευτικό περίβλημα 380 τόνων πάνω από την κεφαλή του φρεατίου, μεγέθους περίπου όσο μια εξαώροφη πολυκατοικία. Με αυτό τον τρόπο, το σκάφος θωρακίζεται έναντι εκρήξεων αερίου μεθανίου και πεπιεσμένων ρευστών, ενώ επιτρέπεται η ασφαλής ανάκτηση κυλινδρικών δειγμάτων γεώτρησης, των λεγόμενων «καρότων», μήκους 9 μέτρων.

Μία άλλη ζωτικής σημασίας τεχνολογία τού Chikyu είναι το δυναμικό του σύστημα προσδιορισμού συντεταγμένων, ένας αυτόματος, δορυφορικά καθοδηγούμενος σταθεροποιητής θέσεως που προβαίνει σε διορθώσεις εξουδετερώνοντας την επίδραση του ανέμου, των κυμάτων και της δύναμης των ρευμάτων μέσω 6 προωθητήρων κάτω από το κύτος του, δυνατότητας περιστροφής 360 μοιρών, διατηρώντας έτσι το σκάφος συνεχώς πάνω από το σημείο γεώτρησης. Το Chikyu θα συμμετάσχει σε πλειάδα προγραμμάτων εξόρυξης και απόληψης «καρότων», ενώ μερικές από τις τρύπες που θα δημιουργήσει ενδέχεται μελλοντικά να χρησιμοποιηθούν για να φιλοξενήσουν συσκευές παρακολούθησης του φλοιού χάρη στις οποίες θα μπορούσε να βελτιωθεί το σύστημα προειδοποίησης σεισμών, σύμφωνα με το φυσικό Shinichi Kuramoto του CDEX.

Ένας κίνδυνος που ελλοχεύει κατά τη διάτρηση του μανδύα ―αλλά και σε κάθε διάτρηση θαλάσσιου πυθμένα― είναι η προσβολή ενός θύλακα ένυδρων αερίων. Σε περίπτωση που μια τέτοια τολύπη εκτονωθεί και σκάσει στην επιφάνεια, ενδέχεται να βυθίσει το πλοίο. Το διαφεύγον αέριο μπορεί επίσης να δώσει το έναυσμα για καταστροφικές εκρήξεις και πυρκαγιές. Ωστόσο, οι γεωφυσικοί πιστεύουν ότι αξίζει να το διακινδυνεύσουμε. Όπως διατείνεται ο Daniel Curewitz, επιστήμονας του CDEX, η άμεση δειγματοληψία και παρακολούθηση του μανδύα θα «επεκτείνει σε μεγάλο βαθμό τους ορίζοντες των γνώσεών μας, ανοίγοντας πιθανόν νέους δρόμους διερεύνησης της φύσης, της ιστορίας και του μέλλοντος του πλανήτη που μας φιλοξενεί».

Επιστημονικά Νέα - Οκτώβριος, 2005