Come avviene il processo di perforazione della Terra?

Gli scienziati hanno formulato alcune previsioni sul processo di perforazione della Terra, sebbene finora l'uomo non sia stato in grado di farlo. La previsione si basa sui dati di altri progetti di perforazione. Per perforare il buco di 12.756 km di diametro nella Terra sarebbero necessari trivelle gigantesche e decenni di lavoro.

La crosta terrestre, spessa circa 100 km, è il primo strato ad essere perforato. Man mano che la trivella scende in profondità nel sottosuolo, la pressione atmosferica aumenta: circa 1 atmosfera di pressione ogni 3 metri di roccia.

Il pozzo superprofondo di Kola in Russia, con una profondità di 12,2 km, è il pozzo artificiale più profondo finora realizzato; ci sono voluti quasi 20 anni per raggiungere questa profondità. La pressione sul fondo della fossa è 4.000 volte maggiore della pressione a livello del mare. Ci sono ancora più di 80 chilometri tra il fondo del cratere e lo strato successivo della Terra, il mantello, uno strato di roccia densa, scura e spessa 2.800 chilometri che governa le placche tettoniche.

Negli anni '50 e '60, gli scienziati tentarono di perforare le profondità marine per raggiungere il confine tra il mantello e la crosta terrestre, noto come "Moho", ma fallirono.

Un altro problema importante è che il foro creato dalla perforazione della Terra crollerà se non si pompa continuamente fluido di perforazione per aiutare a bilanciare la pressione all'interno del foro con la pressione della roccia circostante. Il fluido utilizzato nelle trivellazioni petrolifere e in acque profonde è una miscela di fango composta da minerali pesanti.

Il fluido di perforazione pulisce anche le punte di perforazione, impedendo alla sabbia e alla ghiaia di attaccarsi ai macchinari, e aiuta ad abbassare le temperature, sebbene ciò sia impossibile negli strati più interni della Terra. Ad esempio, la temperatura nel rivestimento raggiunge i 1.410 gradi Celsius, quindi una punta da trapano in acciaio inossidabile si fonderebbe e quindi deve essere realizzata in leghe speciali e costose, come il titanio.

Il nucleo terrestre è profondo circa 2.900 km, il nucleo esterno è composto principalmente da nichel e ferro liquido, ed è estremamente caldo, con temperature che vanno dai 4.000 ai 5.000 gradi Celsius. Pertanto, perforare questa miscela fusa causerà una serie di problemi, come ad esempio temperature elevatissime che fonderanno la punta del trapano.

Dopo aver perforato per 5.000 km, la punta di perforazione raggiungerà il nucleo interno, dove la pressione è così forte che è pari a 350 milioni di volte quella atmosferica; la punta di perforazione dovrà resistere a una pressione di circa 350 gigapascal.

Durante l'intero processo, la punta del trapano verrà attratta nel nucleo dalla gravità terrestre. Al centro, poiché l'attrazione della massa terrestre sarebbe uguale in tutte le direzioni, la forza gravitazionale sarebbe simile a quella orbitale, determinando uno stato di assenza di peso.

Se il trapano riesce ad arrivare al punto intermedio superando tutti gli ostacoli sopra menzionati, c'è ancora molta strada da fare per arrivare dall'altra parte. La gravità cambierà in base alla posizione del trapano, man mano che questo proseguirà verso l'altro lato del pianeta, riportandolo verso il nucleo. A differenza del movimento verso il basso, la punta del trapano deve contrastare la gravità mentre si dirige verso la superficie, verso il nucleo esterno, il mantello e la crosta.