Od konce 19. století se věřilo, že Země sestává z kůry, pláště a jádra. Zároveň nikdo nemohl říci, kde jedna vrstva končí a další začíná. Vědci ani nevěděli, z čeho jsou tyto vrstvy složeny. Ještě před 30 lety si vědci byli jisti, že žulová vrstva začíná v hloubce 50 metrů a pokračuje až do tří kilometrů, a pak existují bazalty. Plášť měl být v hloubce 15 až 18 kilometrů. Ultradeep dobře, který začal vrtat v SSSR na poloostrově Kola, ukázal, že vědci se mýlili.
Ponoření na tři miliardy let
Projekty cestování hluboko do Země se objevily na počátku šedesátých let v několika zemích najednou. Američané byli první, kdo začal vrtat ultra hluboké studny, a pokusili se o to na místech, kde podle seismických studií měla být zemská kůra tenčí. Tato místa byla podle výpočtů na dně oceánů a za nejslibnější oblast byla považována oblast Havajské skupiny poblíž ostrova Maui, kde pod samotným mořským dnem leží starověké skály a zemský plášť je umístěn asi pět kilometrů pod čtyřkilometrovým vodním sloupcem. Bohužel, oba pokusy prorazit zemskou kůru na tomto místě skončily neúspěchem v hloubce tří kilometrů.
První domácí projekty také zahrnovaly vrtání pod vodou - v Kaspickém moři nebo na jezeře Bajkal. V roce 1963 však vrtný vědec Nikolaj Timofeev přesvědčil Státní výbor pro vědu a technologii SSSR, že je nutné na kontinentu vytvořit studnu. Přestože by vrtání trvalo nesrovnatelně déle, věřil, studna by byla z vědeckého hlediska mnohem cennější. Vrtné místo bylo vybráno na poloostrově Kola, který se nachází na takzvaném baltském štítu, který se skládá z nejstarších zemských hornin, které lidstvo známe. Podle vědců měl multi-kilometrový řez vrstev štítu ukázat obraz historie planety za poslední tři miliardy let.
Hlubší a hlubší a hlubší …
Začátek práce po téměř pěti letech přípravy byl načasován tak, aby se časově shodoval se 100. výročí narození V. I. Lenin v roce 1970. Projekt byl zahájen důkladně. Studna měla 16 výzkumných laboratoří, každá velikost průměrné rostliny; na projekt osobně dohlížel ministr geologie SSSR a řádní zaměstnanci dostávali trojnásobné platy. Každý měl zaručený byt v Moskvě nebo Leningradu. Není divu, že dostat se do Kola Superdeep bylo mnohem obtížnější než připojit se k kosmonautickému sboru.
Vzhled studny byl schopen zklamat vnějšího pozorovatele. Žádná výtahy a točitá schodiště vedoucí do hlubin Země. Pouze vrták s průměrem o něco více než 20 centimetrů šel do podzemí. Obecně lze Kola superdeep představit jako tenkou jehlu, která propíchne zemskou tloušťku. Vrták na konci této jehly s mnoha senzory byl po několika hodinách provozu zdvižen téměř celý den pro kontrolu, čtení a opravu, a poté byl na den snížen. Nemohlo to být rychlejší: nejsilnější kompozitní kabel (vrtná šňůra) se mohl odtrhnout pod vlastní hmotností.
To, co se stalo v hloubce v době vrtání, nebylo jisté. Okolní teplota, hluk a další parametry byly přenášeny nahoře s jednominutovým zpožděním. Přesto vrtači říkali, že i takový kontakt s žalářem byl někdy děsivý. Zvuky přicházející zdola byly jako výkřiky a vytí. K tomu lze přidat dlouhý seznam nehod, které následovaly po Kola Superdeep, když dosáhl hloubky 10 kilometrů. Vrták byl dvakrát vytažen roztavený, i když teploty, ze kterých by mohl mít tuto formu, jsou srovnatelné s teplotou povrchu Slunce. Jakmile se zdálo, že kabel byl zatažen zespodu - a přerušen. Následně, když byly vyvrtány na stejném místě, nebyly nalezeny žádné zbytky kabelu. To, co způsobilo tyto a mnohé další nehody, je stále záhadou. Nicméně,nebyly vůbec důvodem k zastavení vrtání střev Baltského štítu.
V roce 1983, kdy hloubka studny dosáhla 12 066 metrů, byla práce dočasně zastavena: bylo rozhodnuto připravit materiály pro vrtací vrtání pro Mezinárodní geologický kongres, který se měl konat v roce 1984 v Moskvě. Zahraniční vědci se nejprve dozvěděli o samotné existenci superpole Kola, všechny informace o tom byly do té doby klasifikovány. Práce pokračovala 27. září 1984. Při prvním spuštění vrtáku však došlo k nehodě - vrtná struna se znovu rozpadla. Vrtání muselo pokračovat z hloubky 7 000 metrů, čímž se vytvořil nový vrt a do roku 1990 tato nová větev dosáhla 12 262 metrů, což byl absolutní rekord pro velmi hluboké vrty, zlomený až v roce 2008. Vrtání bylo zastaveno v roce 1992, tentokrát, jak se ukázalo, navždy. Na další práci nebyly žádné prostředky.
Objevy a nálezy
Objevy provedené na superpole Kola způsobily skutečnou revoluci v našem poznání struktury zemské kůry. Teoretici slíbili, že teplota Baltského štítu zůstane relativně nízká až do hloubky nejméně 15 kilometrů. To znamená, že vrt může být vyvrtán téměř až 20 kilometrů, jen do pláště. Na pátém kilometru teplota přesáhla 700 ° C, sedmý - za 1200 ° C a v hloubce dvanácti to bylo více než 2200 ° C.
Vrtačky Kola zpochybňovaly teorii struktury vrstvy po vrstvě zemské kůry - alespoň v intervalu do 12 262 metrů. Věřilo se, že existuje povrchová vrstva (mladé skály), poté by měly jít granity, bazalty, plášť a jádro. Ukázalo se však, že žuly byly o tři kilometry níže, než se očekávalo. Bazalty, které měly pod nimi ležet, nebyly vůbec nalezeny. Pro vědce bylo neuvěřitelným překvapením množství trhlin a dutin v hloubce přes 10 kilometrů. V těchto dutinách se vrtačka otáčela jako kyvadlo, což vedlo k vážným potížím při práci kvůli odchylce od svislé osy. V dutinách byla zaznamenána přítomnost vodní páry, která se tam pohybovala vysokou rychlostí, jako by ji neslo nějaké neznámé čerpadlo. Tyto páry vytvořily samé zvuky, které vrtáky děsí.
Docela nečekaně pro všechny byla potvrzena hypotéza spisovatele Alexeje Tolstého o olivinovém pásu, vyjádřená v románu „Hyperboloid inženýra Garina“. V hloubce přes 9,5 km byl objeven skutečný důl všech druhů minerálů, zejména zlato, které se ukázalo být 78 gramů na tunu. Mimochodem, komerční produkce se provádí v koncentraci 34 gramů na tunu.
Další překvapení: objevil se život na Zemi, ukázalo se, o půl a půl miliardy let dříve, než se očekávalo. V hloubkách, kde, jak se věřilo, nemohla být žádná organická hmota, bylo nalezeno 14 druhů zkamenělých mikroorganismů (věk těchto vrstev přesáhl 2,8 miliardy let). V ještě větších hloubkách, kde již nejsou sedimentární horniny, se objevil ve vysokých koncentracích metan, což nakonec vyvrátilo teorii biologického původu uhlovodíků, jako je ropa a plyn.
Je nemožné nezmínit objev provedený při srovnání lunární půdy dodané sovětskou kosmickou stanicí koncem 70. let z povrchu Měsíce a vzorků odebraných v Kole z hloubky 3 km. Ukázalo se, že tyto vzorky jsou stejné jako dvě kapky vody. Někteří astronomové to viděli jako důkaz, že Měsíc kdysi odtrhl od Země v důsledku kataklyzmatu (možná kolize planety s velkým asteroidem). Podle jiných však tato podobnost svědčí pouze o tom, že Měsíc byl vytvořen ze stejného oblaku plynu a prachu jako Země, a v počátečních geologických fázích se „vyvinuly“stejným způsobem.
Kola Superdeep předběhl svou dobu
Studna Kola ukázala, že je možné jít do hloubky Země na 14 nebo dokonce 15 kilometrů. Je však nepravděpodobné, že by taková studna poskytla zásadně nové poznatky o zemské
kůře. To vyžaduje celou síť vrtů vyvrtaných v různých bodech zemského povrchu. Zdá se však, že dny, kdy byly vrtány velmi hluboké vrty pro ryze vědecké účely, skončily. Toto potěšení je příliš drahé. Dnešní ultra hluboké vrtací programy již nejsou tak ambiciózní, jak bývaly, a mají praktické cíle.
Jedná se hlavně o objev a těžbu nerostů. Ve Spojených státech se výroba ropy a zemního plynu z hloubky 6-7 kilometrů již stává běžnou záležitostí. V budoucnu Rusko také začne čerpat uhlovodíky z těchto hladin.
Avšak i ty hluboké vrty, které se vrtají, nyní přinášejí spoustu cenných informací, které se geologové snaží zobecnit, aby získali holistický obraz alespoň povrchových vrstev zemské kůry. Ale to, co leží níže, zůstane tajemstvím po dlouhou dobu. Pouze vědci pracující v superdeep studnách, jako je poloostrov Kola, to mohou odhalit pomocí nejmodernějších vědeckých zařízení. Takové studny se v budoucnu stanou pro lidstvo jakýmsi dalekohledem do tajemného podzemního světa planety, o kterém víme jen o vzdálených galaxiích.