با عمیق‌ترین چاه‌های جهان آشنا شوید؛ از چاه ابرژرف کولا تا درازگودال ماریانا

به دلایل مختلف، رفتن به فضا راحت‌تر از کندن حفره‌ای عمیق در زمین است. رفتن به فضا آسان‌تر است؛ زیرا فضا خالی است؛ درحالی‌که هرچه به اعماق زمین می‌رویم، دما و فشار افزایش پیدا می‌کند. با وجود این مشکلات، انسان‌ها موفق شده‌اند حفره‌های عمیقی را در زمین ایجاد کنند.

فقط انسان‌ها نیستند که می‌توانند حفره‌های عمیقی را ایجاد کنند. خودِ زمین نیز توانایی چشمگیری در ایجاد حفره‌های مختلفی هم روی خشکی و هم درون دریا دارد. گاهی حفره‌ها درنهایت با باران یا سنگ پر می‌شوند و گاهی هم به شکل شکاف‌های عظیم برجای می‌مانند.

نکته‌ی مهم درباره‌ی حفره‌های زمین آن است که مهم نیست کجا ایجاد شوند یا چقدر عمیق باشند، زندگی همیشه در آن‌ها جریان دارد. همچنین، اهمیتی ندارد حفره طبیعی یا ساخته‌ی دست بشر باشد؛ انسان‌ها همیشه می‌خواهند بدانند در ته حفره چه می‌گذرد.

درحال‌حاضر، پیدا‌کردن حفره‌ای که قبلاً کاوش نشده باشد، دشوار است؛ اما با پیشرفت فناوری حفره‌های بیشتری ایجاد و عمق آن‌ها بیشتر و بیشتر خواهد شد.

درحالی‌که انسان‌ها هنوز به ناپیوستگی موهوروویچ (مرز میان پوسته و گوشته زمین) نرسیده‌اند، دیر یا زود به آن دست پیدا خواهند کرد. درادامه با زومیت همراه باشید تا با ۱۱ چاه عمیق جهان آشنا شوید.

درحالی‌که برخی از تلسکوپ‌ها روی زمین می‌نشینند و به ستاره‌ها خیره می‌شوند، رصدخانه ردیاب نوترینو آیس کیوب در جنوبگان به عمق ۲٫۴ کیلومتری زیر زمین می‌رسد. این رصدخانه به دنبال شواهدی از نوترینوها هنگام عبور آن‌ها از زمین است. اگرچه آنچه مشاهده می‌شود، خود نوترینوها نیستند. رصدخانه آیس کیوب به دنبال نور چرنکوف است که هنگام عبور نوترینوها از یخ ساطع می‌شود.

رصدخانه آیس کیوب از ۸۶ گمانه تشکیل شده است که در طول شش سال با استفاده از آب گرم تحت فشار ایجاد شدند. درون حفره‌های ایجادشده در یخ، ماژول‌های نوری دیجیتال (DOM) روی رشته‌هایی در عمق ۱۴۵۰ تا ۲۴۵۰ متری آویزان هستند که برای تشخیص شواهد نوترینوها استفاده می‌شوند. از زمان تکمیل آن در سال ۲۰۱۰، رصدخانه آیس کیوب شواهدی از ده‌ها نوترینو را کشف کرده است. در نوامبر ۲۰۲۲، رصدخانه آیس کیوب برای دولین بار، شواهدی از نوترینوها را مشاهده کرد که از کهکشانی دیگر آمده بودند.

از سال ۱۹۹۰ تا ۱۹۹۴، جمهوری فدرال آلمان درحال حفر چاه KTB بود (برنامه حفاری عمیق قاره‌ای آلمان). چاه KTB به‌منظور مطالعه اعماق و فرایندهای پوسته قاره‌ای حفر شد و درواقع از دو گمانه عمیق تشکیل شده است: یک حفره آزمایشی و یک حفره اصلی بسیار عمیق که عمق آن به بیش از ۹ کیلومتر می‌رسد. دانشمندان با استفاده از این گمانه، موفق شده‌اند داده‌های زمین‌گرمایی زیادی را جمع‌آوری کنند و مطالعاتی را انجام دهند که ازطریق مشاهدات سطحی ممکن نبوده است.

برای رسیدن به اعماقی از پوسته قاره‌ای که قبلا انسان به آن دسترسی پیدا نکرده بود، از بزرگ‌ترین دکل حفاری زمینی در جهان استفاده شد. این پروژه همچنین گران‌ترین برنامه درزمینه‌ی تحقیقات زمین‌شناسی بود که آلمان انجام داده بود و حدود ۳۵۰ میلیون دلار هزینه داشت.

وقتی گمانه KTB در نزدیکی ویندیش‌اشنباخ در بایرن حفر می‌شد، عمیق‌ترین گمانه در جهان بود که به عمق ۹ کیلومتر می‌رسید. در پایین گمانه، دما به بیش از ۲۶۰ درجه سانتیگراد و فشار به بیش از ۹۴ میلیون پاسکال می‌رسد.

اگرچه چاه اَبَرژرف کولا به عمقی بیشتر از چاه KTB رسیده است، KTB عمیق‌ترین گمانه جهان است که همچنان در پروژه‌های تحقیقاتی از آن استفاده می‌شود.

در شرق مکزیک در الداما در ایالت تامائولیپاس حفره منحصر‌به‌فردی وجود دارد. این فروچاله که به ال‌زاکاتون (El Zacatón) معروف است، عمیق‌ترین فروچاله پر از آب روی زمین است.

سال‌ها کسی به‌طور دقیق نمی‌دانست عمق این فروچاله زمین‌گرمایی چقدر است، زیرا کسی موفق نشده بود به ته آن برسد. در سال ۲۰۰۷، ربات کاوشگر DEPTHX کشف کرد که فروچاله به عمق بیش از ۳۰۰ متری می‌رسد. در این بررسی‌ها مشخص شد ال‌زاکاتون هیچ اتصالی با فروچاله‌های پر از آب اطراف خود ندارد. در سال ۲۰۱۰، ربات کاوشگر کشف کرد در ته فروچاله و در اعماقی که حتی نور خورشید هم به آن نمی‌رسد، تنوع شگفت‌انگیزی از حیات میکروبی وجود دارد.

اعماق ال‌زاکاتون همیشه غواصان و ماجراجویان را به خود جلب کرده است. در سال ۱۹۹۳، دکتر آن کریستویچ عنوان اولین زنی را به دست آورد که به عمق بیش از ۱۶۷ متری ال‌زاکاتون رسید و در سال ۱۹۹۴، شک اکسلی غواص غارهای دریایی حین شیرجه زدن برای رسیدن به ته ال‌زاکاتون جان خود را از دست داد.

تمام حفره‌های عمیق زمین روی خشکی وجود ندارند. درازگودال ماریانا با عمق حدود ۱۱ کیلومتر عمیق‌ترین نقطه در تمام اقیانوس‌های زمین است. اما برخلاف اعماق مشابهی که انسان‌ها روی خشکی حفر کرده‌اند و به دماهای سوزان رسیده‌اند، اعماق گودال ماریانا سرد است و دمای آن به یک درجه سانتیگراد می‌رسد. مشکلی که در اینجا وجود دارد، فشار است. در عمق ۱۱ کیلومتری گودال ماریانا، فشار به ۱۰۸ میلیون و ۶۰۰ هزار (۱۰۸۶۰۰۰۰۰) پاسکال می‌رسد که بیش از هزار برابر فشار اتمسفر در سطح دریا است.

تاکنون (سال ۲۰۲۳) فقط شش نفر موفق شده‌اند به ته درازگودال ماریانا که در غرب اقیانوس آرام در نزدیکی گوآم قرار دارد، برسند. این بخش از اقیانوس یعنی عمیق‌ترین بخش آن به ناحیه فراژرف یا ناحیه هدل معروف است.

پس از اینکه عمق درازگودال ماریانا برای اولین بار در سال ۱۸۷۵ اندازه‌گیری شد، تقریبا یک قرن طول کشید تا غواصان در سال ۱۹۶۰ به ته آن برسند. گرچه تعداد کمی از انسان‌ها به‌طور جسمی به ته درازگودال ماریانا رسیده‌اند، مواد شیمیایی دست‌ساز بشر مدت‌ها است در اعماق آن جا خوش کرده‌اند.

درازگودال ماریانا با اینکه در منطقه معروف به حلقه آتش قرار دارد که در آن فعالیت لرزه‌ای مداومی وجود دارد، همچنان عنوان عمیق‌ترین نقطه در اقیانوس‌های جهان را حفظ کرده است.

چاله بزرگ که به «معدن کیمبرلی» نیز معروف است، یکی از عمیق‌ترین حفاری‌های انجام‌شده توسط دست در جهان است، اگرچه طبق برخی از گزارش‌ها، معادن الماس جیگرزفونتین و بولتفونتین آفریقای جنوبی ممکن است بخش‌های عمیق‌تری داشته باشند.

چاله بزرگ با عمق حدود ۸۰۰ متر و بیش از ۰٫۱۶ کیلومتر مربع مساحت، در طول استعمار بریتانیا برای کاوش الماس حفر شد. درحالی‌که درنهایت چیزی حدود ۲٫۷ تن الماس به دست آمد، کارگران آفریقایی که برای استخراج الماس کار می‌کردند، با نرخ مرگ‌ومیر بالایی مواجه شدند. بنا به گزارش‌های تاریخی، حتی وقتی نرخ مرگ‌ومیر در کیمبرلی کاهش پیدا کرد، هنوز ۶٫۲ نفر در هزار نفر بود.

خود معدن کیمبرلی خطرناک نبود. در اوایل دهه‌ی ۱۸۸۰، شیوع آبله معروف به «رسوایی معادن کیمبرلی» موجب مرگ ۷۰۰ نفر در کیمبرلی شد که بیشتر آن‌ها را کارگران آفریقایی تشکیل می‌دادند. معدن پس از حفر به مدت ۵۰ سال، در سال ۱۹۱۴ تعطیل شد و از آن زمان به جاذبه گردشگری تبدیل شده است و محبوب‌ترین جاذبه گردشگری کیمبرلی آفریقای جنوبی به‌شمار می‌رود.

فروچاله‌ها در سراسر جهان وجود دارند، اما گودال بهشت شیائوژای (Xiaozhai Tiankeng) در چین بزرگ‌ترین و عمیق‌ترین فروچاله در جهان است. عمق این گودال به ۶۷۰ متر می‌رسد و دارای حجم ۱۲۰ میلیون متر مکعب است و در قسمت پایین به غاری به نام غار دیفنگ منتهی می‌شود.

گودال‌های بهشتی یا تیانکنگ‌ها (Tiankengs) مانند سایر فروچاله‌ها هستند، به جز این مورد که در سنگ کربنیت یا ماسه سنگ ایجاد می‌شوند. علاوه بر شرایط خاص زمین‌شناسی موردنیاز برای تشکیل گودال‌های بهشتی، منطقه باید بالاتر از سطح دریا باشد و بارندگی‌های شدیدی داشته باشد. کمتر از ۱۰۰ تیانکنگ شناخته‌شده در جهان وجود دارد که ۵۰ مورد از آن‌ها فقط در چین هستند.

این باور وجود دارد که گودال بهشت شیائوژای در طول ۱۲۸ هزار سال گذشته ایجاد شده است و با فروریختن سقف آن به حفره عظیم امروزی تبدیل شده است. فروچاله شیائوژای نسبت‌به سایر گودال‌های بهشتی منطقه نسبتا جوان است.

در سال ۱۹۷۴، شرکت لون استار حفره برتا راجرز را حفر کرد که در آن زمان به عمیق‌ترین گمانه جهان تبدیل شد تا اینکه چاه ابرژرف کولا از آن پیشی گرفت.

برتا راجرز به‌منظور پیدا کردن مخازن گاز طبیعی در اوکلاهما در ایالات متحده حفاری شد. اگرچه برتا راجرز ممکن است دیگر عمیق‌ترین گمانه جهان نباشد، با عمق حدود ۱۰ کیلومتر عمیق‌‌ترین گمانه در ایالات متحده است.

حفاری برتا راجرز در سال ۱۹۷۲ آغاز شد. حفاری توسط بزرگ‌ترین دکل حفاری زمین در آن زمان انجام شد، اما پروژه در عرض دو سال به مانع برخورد کرد.

در آوریل ۱۹۷۴، کارگران در هنگام حفاری به گوگرد مایع برخورد کردند که مته حفاری را ذوب کرد. گوگرد تا زمانی که به دمای حدود ۱۲۰ درجه سانتیگراد نرسد، ذوب نمی‌شود. علاوه بر گوگرد مایع، حفاری همچنین با حجم‌هایی از سولفید هیدروژن نیز برخورد کرد.

درحالی‌که برتا راجرز به‌منظور یافتن ذخایر گاز طبیعی حفر شد، با توجه به هزینه هفت میلیون دلاری که برای حفاری آن هزینه شد، گاز طبیعی کمی پیدا شد. برتا راجرز تا سال ۱۹۹۷ به تولید گاز طبیعی ادامه داد، اما پس از آن رها شد و به شکل حفره بزرگی در زمین باقی ماند.

درحالی‌که ممکن است در ابتدا غار را به‌عنوان حفره معمولی تصور نکنیم، غار هم چیزی به جز حفره‌ای طویل نیست.

عمیق‌ترین غار شناخته‌شده در جهان، غار وریووکینا در گرجستان است. غار وریووکینا با عمق بیش از ۲ کیلومتر به علت شیب تندی که به سمت اعماق دارد، به «اورست اعماق» معروف است و نسبت به غارهای دیگر بیشتر شبیه حفره است.

انسان‌ها تا مارس ۲۰۱۸ به انتهای غار وریووکینا نرسیده بودند، تا اینکه دو کاوشگر غار روسی به آن دست پیدا کردند و در آن زمان بود که غار وریووکینا به‌عنوان عمیق‌ترین غار جهان معروف شد و از غار کروبرا در گرجستان پیشی گرفت. درون این غار دانشمندان به مشاهدات جدیدی مانند گونه‌های جدیدی از سوسک‌های زمینی دست پیدا کردند.

اگرچه کاوش در غار می‌تواند فوق‌العاده جذاب باشد، به دلیل خطرات ناشی از سیل، کاوش به سمت پایین بسیار خطرناک است. در سال ۲۰۲۱، جسد یک کوهنورد روسی در غار پیدا شد. مشخص نیست که آیا او براثر سرمازدگی یا سقوط فوت کرده بود.

اگرچه انسان‌ها حفره‌های عمیق متعددی را حفر کرده‌اند، تعداد کمی از آن‌ها با گمانه فوق عمیق کولا رقابت می‌کنند که در سال ۲۰۲۳ نیز همچنان عمیق‌ترین گمانه روی زمین است.

چاه ابرژرف کولا که از سال ۱۹۷۰ تا ۱۹۹۲ در روسیه حفر شد، در ابتدا قرار بود به عمق ۱۵ کیلومتری برسد. اما در عمق ۱۲ کیلومتری، دما بیش از ۱۸۰ درجه سانتیگراد بود و مته قادر نبود در آن دما کار کند. در این دما، سنگ‌ها چنان انعطاف‌پذیر بودند که دانشمندان آن‌ها را به پلاستیک تشبیه می‌کردند.

عمقی که چاه ابرژرف کولا به آن می‌رسد، عمیق‌ترین نقطه‌ای درنظر گرفته می‌شود که به‌طور مصنوعی در زمین حفر شده است، زیرا گرچه گمانه‌های دیگر ممکن است طویل‌تر باشند، کولا در عمق بیشتری از پوسته نفوذ می‌کند.

گمانه کولا به هدف پژوهشی خود یعنی حفاری پوسته زمین تا حداکثر عمق ممکن دست یافت، اما پس از مواجهه با دمای بسیار گرم پروژه رها شد و روی گمانه پوشانده شد.

گرچه چاه ابرژرف کولا درنهایت بسته شد، کشفیات علمی فراوانی حاصل کرد. دانشمندان در اعماق پوسته هم آب و هم فسیل موجودات تک‌سلولی را پیدا کردند. علاوه‌براین، این پروژه به بازنگری تئوری‌های علمی مانند تخمین دمای زمین و اعتقاد به ناپیوستگی کنراد در سطح جهان (مرز زمین‌شناسی که تصور می‌شد در سراسر جهان وجود دارد) کمک کرد.

چاه آب وودینگدین که از سال ۱۸۵۸ تا سال ۱۸۶۲ حفر شد، عمیق‌ترین چاه حفرشده به کمک دست در جهان است. درحالی‌که عمق ۳۹۰ متری آن ممکن است درمقایسه‌با حفاری‌های قرن بیستم چشمگیر به‌نظر نرسد، در زمان خود شاهکار حیرت‌انگیزی بوده است.

حفر چاه وودینگدین به‌منظور تامین آب کارگاه‌ها و مدارس صنعتی نزدیک آغاز شد. اما حتی وقتی سال‌ها حفاری آبی به دنبال نداشت، هزینه از‌دست‌رفته موجب شد مردم به ناچار به حفاری ادامه بدهند تا بلکه به آب برسند. وقتی حفاری چاه وودینگدین کامل شد، به پروژه بسیار گران‌قیمتی تبدیل شده بود که برای مالیات‌دهندگان ۹۰ پوند در هفته یعنی معادل بیش از ۱۸ هزار دلار امروزی هزینه داشت.

با اینکه حفر چاه وودینگدین بسیار پرهزینه بود، این چاه فقط به مدت چهار سال مورد استفاده قرار گرفت و به زودی روش تامین آب دیگری جای آن را گرفت شد.

عملیات حفر برخی از حفره‌ها به‌طور قوی شروع می‌شود اما به ناگزیر متوقف می‌شود و هرگز به اهداف خود نمی‌رسد. همین اتفاق درمورد پروژه موهُل رخ داد. پروژه موهل تلاش آمریکایی‌ها برای رسیدن به ناپیوستگی موهوروویچیچ بود. از سال ۱۹۶۱ تا سال ۱۹۶۶، دولت آمریکا حفر گودالی را در سواحل گوادلوپ مکزیک شروع کرد که به فاز یک معروف است.

اگرچه قرار بود پروژه موهل فاز دوم و سومی نیز داشته باشد، در سال ۱۹۶۶ رها شد. در طول فاز اول پروژه موهل، حفره‌ای حفر شد که به عمق بیش از ۱۸۰ متر زیر بستر دریا رسید. درحالی‌که این حفره به هیچ عنوان نزدیک ناپیوستگی موهوروویچیچ هم نبود که حدود ۷٫۲ کیلومتری زیر پوسته اقیانوس درنظر گرفته می‌شود، جسورانه‌ترین تلاشی بود که تا‌به‌حال انجام شده بود.

پروژه موهل قبل از اینکه رها شود، کشفیات جالبی حاصل کرد و همچنین ابزارهایی برای کاوش‌های اقیانوسی آینده فراهم کرد. بدون پروژه موهل، حوزه‌هایی مانند دیرینه‌اقیانوس‌شناسی ممکن بود به این شکل آغاز نشود. به همین دلیل است که بسیاری از دانشمندان، پروژه موهل را بدون توجه به ناکامی آن بسیار ارزشمند می‌دانند. اگرچه این پروژه هرگز به اعماقی که در آرزوی آن بود، دست نیافت، درنهایت به تخیل همه عمق بخشید.