تويت
إلى أي عمق يمكننا الحفر ؟ تعرف على أعمق بئر بالعالم. بئر كولا ذو العمق الساحق، يقع بئر كولا على بعد 10 كيلومترات شمال بلدة Zapolyarny في منطقة Pechengsky في Murmansk Oblast في روسيا. قيل أن يعرف الجنس البشري الكثير عن بعض المجرات البعيدة أكثر مما يعرف عن الأرض التي تقع تحت قدميه. في الحقيقة، في حين استغرق المسبار الشهير فوياجر 1 26 عامًا للخروج من نظامنا الشمسي -من أجل نقل القياسات إلى الأرض من حوالي 16.5 مليار كم- استغرق الأمر نفس المدة من الزمن حتى تمكنت البشرية من اختراق 12 كم فقط لداخل سطح الأرض.
في الوقت الذي تنافست فيه الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد السوفييتي على التفوق في استكشاف الفضاء خلال سباق الفضاء، وقع سباق مختلف أقل دعايةً بين أعظم حفاري البلدين. في أواخر الخمسينيات وأوائل الستينيات من القرن الماضي، خطط الأمريكيون والسوڤييت بجهود مختلفة للحفر بأعمق ما يمكن في القشرة الأرضية؛ القشرة الصخرية التي تتكون من الثلاثين إلى الخمسين كم الخارجي من مسافة 6730 كم عن نواة كوكبنا.
في عام 1966 أُوقِف المشروع الأميركي Mohole-المتمركز قبالة ساحل المحيط الهادي بالمكسيك- بسبب نقص التمويل، ولكنه شكل سابقةً مهمةً لبرامج الحفر البحرية المستقبلية. حقق السوفييت بفضل تخطيط المجلس العلمي المشترك بين الأقسام لدراسة باطن الأرض والأعماق السحيقة نجاحًا أكبر في الفترة ما بين 1970 إلى 1994، كانت عمليات الحفر خاصتهم في شبه جزيرة كولا تتقدم ببطء لتحطيم سجل أعمق حفرة بالعالم في ذلك الوقت.
في الواقع، تتكون الحفرة ذات العمق السحيق the Kola Superdeep Borehole من العديد من الثقوب المتفرعة عن ثقب مركزي واحد. تسمى أعمق حفرة “SG-3”، وعلى الرغم من أن قطرها يصل إلى تسع بوصات فقط، فإنها تمتد بطول 7.5 أميال؛ ما يقارب ثلث الطريق من خلال قشرة البلطيق القارية.
لتحقيق الأهداف العلمية وإلقاء نظرة متواصلة تقريبًا على وضع القشرة، قام السوڤييت بتطوير أدوات لإجراء القياسات الفيزيائية المباشرة في قاع البئر. وبالتالي سمح جهاز الحفر بمزيد من الدقة بالقياس؛ لأن عينات الصخور سوف تتشوه تحت ضغطها الداخلي عند إحضارها إلى السطح. من الغني عن القول أن المشروع أتاح كميات هائلةً من البيانات الجيولوجية، أوضح معظمها مدى قلة معرفتنا بكوكبنا.
تقتصر غالبًا دراسة سطح الأرض إلى حد كبير على المراقبة السطحية والدراسات السيزمية (الزلزالية)، لكن بئر كولا سمح بإلقاء نظرة مباشرة على بنية القشرة الأرضية ووضع نظريات الجيولوجيين على المحك.
ومن أكثر النتائج إثارةً للدهشة غياب التحول من الجرانيت إلى البازلت، الذي توقع العلماء منذ فترة طويلة وجوده بين 3 إلى 6 كيلومترات تحت السطح -المعروف عند الجيولوجيين باسم Conrad discontinuity- لقد كان سبب وجود هذا التحول في الصخور نتائج مسوحات الانعكاس الزلزالي.
على الرغم من أنه قد كُشِف عن هذا التوقف أسفل جميع القارات، فإن عمليات الحفر في كولا لم تصادف أبدًا طبقة البازلت المقترحة، بدلًا من ذلك عُثِر على صخور غرانيتية تمتد إلى ما بعد نقطة الاثني عشر كيلومترًا. وأدى ذلك إلى إدراك العلماء أن نتائج الانعكاس الزلزالي ترجع إلى حدوث تحول في الصخور -بسبب الضغط والحرارة الشديدين- وليس تغيرًا في نوع الصخور كما كانوا يتوقعون من قبل.
لكن الاكتشاف الأكثر إثارةً للاهتمام الذي حققه الباحثون في بئر كولا هو بلا شك اكتشاف النشاط البيولوجي في الصخور منذ أكثر من ملياري سنة؛ إذ جاء أوضح دليل على الحياة على شكل حفريات مجهرية مغطاة بالمركبات العضوية التي بقيت سليمةً بشكل مدهش على الرغم من الضغوط الشديدة ودرجات حرارة الصخور المحيطة.
بينما يستمر تحليل البيانات المتاحة عن مشروع الحفر في بئر كولا، عمليات الحفر نفسها أجُبرت على التوقف في أوائل التسعينيات عندما واجهت درجات حرارة مرتفعة بشكل غير متوقع. في حين أن درجة حرارة التدرج مطابقة للتنبؤات حتى عمق حوالي 10000 قدم، زادت درجات الحرارة بعد هذه النقطة بمعدل أعلى حتى وصلت إلى 180 درجةً مئويةً (365 درجة فهرنهايت) في قاع الحفرة.
كان هذا فرقًا كبيرًا عن الـ 100 درجة مئوية المتوقعة (212 درجة فهرنهايت). كما كان انخفاض كثافة الصخور متوقعًا بعد أول 14800 قدم. أبعد من هذه النقطة كان الصخر أكبر من المسامية والنفاذية التي اقتُرنت بالارتفاع الشديد لدرجات الحرارة، وتسببت في أن تسلك الصخور السلوك البلاستيكي أكثر من الصلب وجعل عملية الحفر بالقرب منها مستحيلًا.
يمكن العثور على مخزن فيه العديد من العينات الأساسية في مدينة Zapolyarny لتعدين النيكل على بعد حوالي عشرة كيلومترات جنوب الحفرة. بسبب استخدامه في مهمات طموحة ومساهماته في الجيولوجيا والبيولوجيا، يبقى بئر Kola Superdeep Borehole أحد أهم آثار العلم في الحقبة السوڤييتية.
في الوقت الذي تنافست فيه الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد السوفييتي على التفوق في استكشاف الفضاء خلال سباق الفضاء، وقع سباق مختلف أقل دعايةً بين أعظم حفاري البلدين. في أواخر الخمسينيات وأوائل الستينيات من القرن الماضي، خطط الأمريكيون والسوڤييت بجهود مختلفة للحفر بأعمق ما يمكن في القشرة الأرضية؛ القشرة الصخرية التي تتكون من الثلاثين إلى الخمسين كم الخارجي من مسافة 6730 كم عن نواة كوكبنا.
في عام 1966 أُوقِف المشروع الأميركي Mohole-المتمركز قبالة ساحل المحيط الهادي بالمكسيك- بسبب نقص التمويل، ولكنه شكل سابقةً مهمةً لبرامج الحفر البحرية المستقبلية. حقق السوفييت بفضل تخطيط المجلس العلمي المشترك بين الأقسام لدراسة باطن الأرض والأعماق السحيقة نجاحًا أكبر في الفترة ما بين 1970 إلى 1994، كانت عمليات الحفر خاصتهم في شبه جزيرة كولا تتقدم ببطء لتحطيم سجل أعمق حفرة بالعالم في ذلك الوقت.
في الواقع، تتكون الحفرة ذات العمق السحيق the Kola Superdeep Borehole من العديد من الثقوب المتفرعة عن ثقب مركزي واحد. تسمى أعمق حفرة “SG-3”، وعلى الرغم من أن قطرها يصل إلى تسع بوصات فقط، فإنها تمتد بطول 7.5 أميال؛ ما يقارب ثلث الطريق من خلال قشرة البلطيق القارية.
لتحقيق الأهداف العلمية وإلقاء نظرة متواصلة تقريبًا على وضع القشرة، قام السوڤييت بتطوير أدوات لإجراء القياسات الفيزيائية المباشرة في قاع البئر. وبالتالي سمح جهاز الحفر بمزيد من الدقة بالقياس؛ لأن عينات الصخور سوف تتشوه تحت ضغطها الداخلي عند إحضارها إلى السطح. من الغني عن القول أن المشروع أتاح كميات هائلةً من البيانات الجيولوجية، أوضح معظمها مدى قلة معرفتنا بكوكبنا.
تقتصر غالبًا دراسة سطح الأرض إلى حد كبير على المراقبة السطحية والدراسات السيزمية (الزلزالية)، لكن بئر كولا سمح بإلقاء نظرة مباشرة على بنية القشرة الأرضية ووضع نظريات الجيولوجيين على المحك.
ومن أكثر النتائج إثارةً للدهشة غياب التحول من الجرانيت إلى البازلت، الذي توقع العلماء منذ فترة طويلة وجوده بين 3 إلى 6 كيلومترات تحت السطح -المعروف عند الجيولوجيين باسم Conrad discontinuity- لقد كان سبب وجود هذا التحول في الصخور نتائج مسوحات الانعكاس الزلزالي.
على الرغم من أنه قد كُشِف عن هذا التوقف أسفل جميع القارات، فإن عمليات الحفر في كولا لم تصادف أبدًا طبقة البازلت المقترحة، بدلًا من ذلك عُثِر على صخور غرانيتية تمتد إلى ما بعد نقطة الاثني عشر كيلومترًا. وأدى ذلك إلى إدراك العلماء أن نتائج الانعكاس الزلزالي ترجع إلى حدوث تحول في الصخور -بسبب الضغط والحرارة الشديدين- وليس تغيرًا في نوع الصخور كما كانوا يتوقعون من قبل.
لكن الاكتشاف الأكثر إثارةً للاهتمام الذي حققه الباحثون في بئر كولا هو بلا شك اكتشاف النشاط البيولوجي في الصخور منذ أكثر من ملياري سنة؛ إذ جاء أوضح دليل على الحياة على شكل حفريات مجهرية مغطاة بالمركبات العضوية التي بقيت سليمةً بشكل مدهش على الرغم من الضغوط الشديدة ودرجات حرارة الصخور المحيطة.
بينما يستمر تحليل البيانات المتاحة عن مشروع الحفر في بئر كولا، عمليات الحفر نفسها أجُبرت على التوقف في أوائل التسعينيات عندما واجهت درجات حرارة مرتفعة بشكل غير متوقع. في حين أن درجة حرارة التدرج مطابقة للتنبؤات حتى عمق حوالي 10000 قدم، زادت درجات الحرارة بعد هذه النقطة بمعدل أعلى حتى وصلت إلى 180 درجةً مئويةً (365 درجة فهرنهايت) في قاع الحفرة.
كان هذا فرقًا كبيرًا عن الـ 100 درجة مئوية المتوقعة (212 درجة فهرنهايت). كما كان انخفاض كثافة الصخور متوقعًا بعد أول 14800 قدم. أبعد من هذه النقطة كان الصخر أكبر من المسامية والنفاذية التي اقتُرنت بالارتفاع الشديد لدرجات الحرارة، وتسببت في أن تسلك الصخور السلوك البلاستيكي أكثر من الصلب وجعل عملية الحفر بالقرب منها مستحيلًا.
يمكن العثور على مخزن فيه العديد من العينات الأساسية في مدينة Zapolyarny لتعدين النيكل على بعد حوالي عشرة كيلومترات جنوب الحفرة. بسبب استخدامه في مهمات طموحة ومساهماته في الجيولوجيا والبيولوجيا، يبقى بئر Kola Superdeep Borehole أحد أهم آثار العلم في الحقبة السوڤييتية.