Корабль Chikyu, фото с сайта www.jamstec.go.jp/chikyu/

В ад по трубам

Японское судно просверлит земную кору насквозь

Вблизи Японских островов собираются осуществить эксперимент, который уже успели сравнить с полетом на Луну. Эксперимент, впрочем, предполагает путешествие на более скромные расстояния - немногим больше десятка километров, причем все живые участники проекта будут оставаться на своих местах, а "грязной" работой займется техника. Так или иначе, группа специалистов собирается углубиться дальше, чем кто-либо другой, в земную кору: на дне океана просверлят самую глубокую скважину. В скважине одинаково заинтересованы геологи, биологи и геофизики. В отличие от астронавтов, способных предварительно посмотреть на место будущей высадки в телескоп, здесь ученые вынуждены действовать большей частью вслепую. В их распоряжении - данные о прохождении сквозь Землю сейсмических волн и довольно скромные результаты предыдущих попыток. А они показывают, что "подземные" прогнозы, в отличие от "небесных", редко оказываются верными.

Самая глубокая (до сих пор) скважина была выкопана на Кольском полуострове советскими естествоиспытателями. Работы начались еще в 1970 году. В тот момент земную кору все еще представляли себе как "простую" двуслойную структуру - сначала граниты, затем базальт. Ниже, согласно расчетам, располагалась граница жидкого и твердого - "поверхность Мохоровичича", или "Мохо". Еще ниже - мантия, то есть расплавленный слой, на который приходится большая часть массы планеты. Продвинувшись за 22 года на 12 с небольшим километров, копать перестали - не в последнюю очередь из-за того, что ожидания не оправдывались. Буры так и не смогли добраться до мантии, а замеры температуры показывали, что добиться этого имеющимися средствами не удастся вовсе. Оборудование неоднократно ломалось, из-за чего в земной коре пришлось сделать намного больше дыр, чем было запланировано.

Как это будет

Японские исследователи пошли другим путем - подводным. Под материками граница мантии расположена глубже 30 километров, а на дне океана земная кора намного тоньше. Эти соображения лежали в основе самого первого проекта сверхглубокой скважины, придуманного в 1957 году и известного под названием Mohole (Mohorovicic hole - "дыра Мохоровичича"). Тогда, однако, удалось сделать всего 5 небольших отверстий на дне у побережья Мексики. Несмотря на перспективный замысел, сверхъестественных высот (точнее, глубин) в его осуществлении не добился никто: самая длинная скважина уходит сейчас всего на 2111 метров ниже уровня дна. Ее пробурил американский корабль JOIDES Resolution, переоборудованный из нефтедобывающего судна, на востоке Тихого океана. До недавнего времени он был единственным инструментом для решения таких задач. "Расстановку сил" изменил построенный в Японии Chikyu.

Корабль водоизмещением 57 тысяч тонн и длиной 210 метров на треть больше своего предшественника. На Chikyu есть посадочная площадка для вертолета, вмещающего 30 человек, и собственная "железная дорога", чтобы подвозить оборудование к 121-метровой вышке. Именно она и будет осуществлять главную работу - бурить океаническое дно. Во время этого процесса корабль должен оставаться "привязан" к оси скважины, поэтому ему предписывается уточнять свое положение с помощью нескольких GPS-спутников. С дном океана корабль будут соединять, помимо сверел, 4 километра толстых труб - система, которой не пользовались раньше. Предполагается, что с этим оборудованием на борту он успеет проделать семикилометровое отверстие в океаническом дне примерно за полгода-год.

Марка с изображением Кольской скважины, фото с сайта physics03.narod.ru

Все это время корабль со 150 членами экипажа проведет в 60 километрах от побережья Японии, а вспомогательные суда будут доставлять туда материалы, воду и пищу. Однако главные сложности связаны вовсе не с этим. Чем ближе будет подходить сверло к поверхности Мохоровичича, тем больше будут разогреваться приборы. Температуры в несколько сотен градусов Цельсия достаточно, чтобы вывести из строя электронику. Кроме того, на глубине в тысячи метров давление достигает тысяч атмосфер. Поэтому трубы решили заполнять изнутри "искусственной грязью": за счет циркуляции она будет охлаждать сверла и датчики, поддерживать "баланс сил", а заодно - вымывать обломки породы.

Зачем это нужно

С точки зрения геологов, главная цель эксперимента - добыть вещество мантии и доставить его на поверхность. Кроме вулканов, которые (в виде лавы) выводят его из недр, никаких других приспособлений для его добычи до сих пор не было. (Важно отметить, что магма, то есть будущая вулканическая лава, вообще говоря, не совпадает по составу с веществом мантии - она может состоять из минералов коры, расплавленных под действием высоких температур.) Некоторые небезосновательно сопоставили это с "лунным проектом Apollo" - хотя правильнее было бы вспомнить доставку на землю первых лунных минералов советским аппаратом "Луна-16".

Разумеется, ученых интересует и многое из того, что может встретиться по пути к мантии. В частности, они не исключают, что наткнутся на месторождение нефти или газа, хотя об этом говорится скорее как об опасной для процедуры бурения перспективе. Впрочем, комментаторы сходятся во мнении, что в ресурсозависимой Японии нефть едва ли воспримут как неприятный сюрприз. Однако исследование преследует и другие практические цели. "Узкое место" земной коры в 600 километрах от Токио, куда направят корабль, лежит на границе двух тектонических плит - Филиппинской и Евроазиатской. Это означает, что именно там возникают землетрясения - а по подсчетам сейсмологов, в окрестностях Японии случается каждое пятое из сильных землетрясений. Современные теории объясняют большую часть катаклизмов скопившимися на краях плит механическими напряжениями, "снятие" которых заставляет плиты сдвигаться. Однако измерить напряжения удаленно практически невозможно, и теперь за ними хотят понаблюдать вблизи.

Земная кора и магма на границе литосферных плит, фото с сайта jenningsk12.net

Еще одно обстоятельство сближает подземную миссию с космическими: биологи намерены найти под океаническим дном жизнь. Прежде было принято думать, что микроорганизмы населяют тонкий слой подводного грунта, однако в прежних скважинах удавалось обнаружить бактерий на глубине больше километра. Всех их, ввиду экзотических условий обитания - избыточных температуры и давления, относят к экстремофилам. Известно, что белки, выделенные из первых таких организмов, оказалось возможно "привить" растениям, чтобы сделать их устойчивее. Ученых, впрочем, интересуют не только приложения. Глубина, на которой обнаружат последнее живое существо, будет автоматически считаться нижней границей биосферы - а со сдвигом границы должны измениться и оценки количества биоматерии на планете.

Как и попытки освоить космос, сверхглубокие изыскания не оставляют равнодушными и людей, традиционно далеких от науки. Ряд религиозных сайтов называет это намерением "раскопать ад". Так, со ссылкой на советского ученого Аццакова (вероятно, при переводе на английский фамилию исказили), который "участвовал в создании скважины в Сибири" (имеется в виду Кольская скважина), они сообщают о "криках и стенаниях", зафиксированных микрофонами на глубине.

"Раскопки ада" японский корабль начнет в сентябре 2007 года. В начале декабря он собрал первые пробы и продемонстрировал, что работоспособен. Будет ли "полноразмерный" эксперимент удачным и сколько он продлится - сказать с уверенностью нельзя. Однако такой способ "докопаться до сути" свою состоятельность уже доказал.