— Странно! Судя по пористой структуре эта порода должна быть очень хрупкой!

Подходит физик к теоретику:

— Герман, а как это может фрактальная сводчатая микроструктура оксида металла сопровождаться сильно плотным электронным распределением электронов связи так, что атомы связываются крепче чем в кристалле алмаза?

— Странно! В работе N в семидесятых было показано, что блоховское решение для случая квазипериодической решётки, к которой NN свёл фрактальную структуру, реализует квазинепрерывную плотность состояний Zagge для тетраэдрических решёток!

Идёт теоретик к математику спрашивает:

— Слушай, Саня, а разве учёт членов выше третьего порядка может привести к появлению серии решений уравнения NNN в случае NNNN с нелинейной правой частью?

— Да, там есть такой вариант, если асимптотически третье слагаемое стремится к нулю на бесконечности не хуже, чем минус вторая степень.

— Ааа, Гена как раз и говорил, что там дисперсия пор нетипично узкая. Понятно, спасибо.

Ловит теоретик физика в коридоре и объясняет:

— Если дисперсия пор невелика, то фрактальная пористая структура сводится к тетраэдрической сингонии квазикристалла, а не к гексагональной.

— Ааа, то есть мы тут имеем дело с губками первого рода. Понятно, пустим проект алмазного покрытия NNNNN, они достаточно крепкие должны быть.

Рассказывает физик инженеру:

— Мы тут доработали алмазное покрытие, должно теперь эту породу брать. Вот вам несколько опытных образцов, опробуйте.

— А что это за руда была?

— Да там поры мелкие слишком.

— Ааа, то есть просто своды крепче. Понятно, ну пока этим подолбим.

Отдаёт инженер бригадиру новый инструмент:

— Иван Кузьмич, вот новый инструмент, его лучше покрыли.

— Ааа, так там просто покрытие плохое было! Спасибо, а то я за сохранность инструмента не могу отвечать, когда его чёрти–как покрывают.

Даёт бригадир рабочему инструмент:

— Держи, на этот инструмент покрышкой не поскупились.

— Ааа, так там просто жиды полировку пожалели! Эх, развалили страну…

Буровой корабль «Мэн Сян» (в переводе — «Мечта») стоимостью 470 миллионов долларов нацелился на глубину 11 километров под океанским дном. Через камень, при температуре 300°C и давлении в 2000 атмосфер.

Мы отправили человека в космос, запустили зонды за пределы Солнечной системы, сфотографировали чёрную дыру — и при этом понятия не имеем, из чего на самом деле состоит наша собственная планета внутри. Никто в истории не держал в руках настоящий кусок мантии, поднятый с места его залегания. Китайцы намерены это изменить.

Загадка за тонкой корочкой

Оцените масштаб. Представьте обычное яблоко. Его кожура — земная кора. Мякоть — мантия. Косточки — ядро. Так вот, вся человеческая цивилизация за всю свою историю ни разу не смогла прогрызть даже кожуру.

Китайцы решили бурить на корабле не просто так. Дело в том, что толщина земной коры под континентами намного больше чем под океанами - в среднем 30-50 км (а под Гималаями - до 75 км). Человеку пробурить такую толщу пока не под силу.

Зато под океаном кора тоньше в разы: всего 5–7 километров. Именно там проходит граница Мохоровичича (геологи ласково называют её «Мохо») — рубеж между корой и мантией.

Мантия — это 80% объёма Земли. Слой горячей породы толщиной почти три тысячи километров, который управляет движением континентов, извержениями вулканов и землетрясениями. И мы почти ничего о ней не знаем.

Кольская: 12 километров вниз и легенда о голосах из ада

Самую успешную попытку пробурить Землю предпринял СССР.

Кольская сверхглубокая скважина на Кольском полуострове — самая дерзкая попытка пробурить Землю.

СССР начал бурение в 1970 году и дошёл до 12 262 метров — рекорд, который стоит до сих пор и занесён в Книгу Гиннесса как «самое глубокое вторжение человека в земную кору».

Но до мантии не добрались: континентальная кора оказалась толще, чем предсказывали учебники, температура на глубине 10 км достигала 180°C вместо ожидаемых 100°C, буровые коронки оплавлялись, а колонна труб массой свыше 200 тонн обрывалась под собственным весом.

В 90-е Кольская сверхглубокая скважина была закрыта

В 1990-х скважину законсервировали. Но пользу для науки она принесла. Было совершено несколько важных открытий. Сейсмические модели предсказывали плотный базальт на глубине 7 км, а бур вошёл в трещиноватые граниты, насыщенные водой, что было неожиданно. Там же нашли и древние микроорганизмы - гораздо глубже, чем кто-либо ожидал. Получается, что жизнь может быть и в гораздо более экстремальных условиях, чем считалось ранее.

«Мэн Сян»: плавучая лаборатория за полмиллиарда

«Мэн Сян» — не просто буровое судно. Это крупнейший в мире специализированный научно-исследовательский буровой корабль. Длина — 180 метров, ширина — 33 метра.

Судно спроектировано для работы в условиях супертайфунов — оно

Сердце корабля — гидравлическая буровая мачта с грузоподъёмностью верхнего привода 907 тонн. Установка поддерживает четыре режима бурения и три метода отбора керна — от мягких осадков до сверхтвердых пород нижней коры.

Но вот что делает «Мэн Сян» по-настоящему уникальным: на нём впервые установлена система RMR — Riserless Mud Recovery, безрайзерная система обратной циркуляции бурового раствора. Проще говоря, это технология, которая позволяет повторно использовать буровую грязь и выносить лишнее на поверхность, не засоряя океанское дно. Без неё удерживать стенки скважины на глубине 11 км невозможно.

На борту девять лабораторий — от геохимической до микробиологической. Микробиологическая, к слову, оснащена ультрачистыми боксами для работы с экстремофилами — чтобы ни один земной микроб случайно не попал в образец.

Бурить начнут уже в ближайшие месяцы в одной из точек в Южно-Китайском море.

Зачем лезть так глубоко?

Допустим, Китай доберётся до мантии. Зачем тратить полмиллиарда долларов и рисковать оборудованием в адских условиях?

Наконец-то увидеть, а не гадать. До сих пор учёные изучали мантию по ксенолитам — обломкам пород, которые вулканы выбрасывают на поверхность. Но пока ксенолит летит сквозь жерло вулкана, он проходит через декомпрессионное плавление, контактирует с магмой, меняет состав. Э

то как пытаться понять вкус блюда по тому, что осталось в мусорном ведре. Прямой керн из мантии — совсем другое дело. Это первозданный образец, сохранивший информацию о настоящем составе и структуре.

Проверить модели. 99% наших знаний о недрах Земли построены на косвенных данных — сейсмических волнах. Это примерно как ставить диагноз по рентгену, ни разу не заглянув внутрь.

«Мэн Сян» позволит провести калибровку всех существующих моделей: сравнить реальную плотность и вязкость пород с теоретическими расчётами. На Кольской скважине природа уже раз подшутила над теоретиками — на глубине 7 км нашли воду там, где её «не могло быть». Кто знает, какие сюрпризы ждут в океанской коре.

Древний климат. Керны из глубин хранят записи о палеоокеанах и климатических сдвигах за десятки миллионов лет. Расшифровать их — значит получить самый длинный дневник погоды в истории планеты. А это прямая подсказка для прогноза будущих климатических изменений.

Понять магнитное поле. Мантия — главный двигатель тектонических процессов, но она же участвует в генерации магнитного поля Земли. Изучение магнитной восприимчивости глубоких горизонтов коры позволит восстановить историю инверсий магнитного поля — моментов, когда северный и южный полюса менялись местами.

А это важно не только для геологии, но и для навигации, и для понимания того, как планета защищает нас от солнечной радиации.

Изучить «жизнь в аду». Одна из самых интригующих целей «Мэн Сян» — поиск жизни на запредельных глубинах.

Здесь могут жить организмы, которые обходятся без солнечного света. Науке известно немало таких, но жизнь в глубинах Земли - это экстрим запредельного уровня.

Почему это важно?

Во-первых, для понимания происхождения жизни на Земле. Многие биологи считают, что жизнь зародилась именно в таких условиях — в гидротермальных системах глубокой коры, а не в «тёплом океане» на поверхности.

Во-вторых, для астробиологии. Если микроорганизмы живут при 300°C и давлении в тысячи атмосфер в недрах Земли — почему бы им не жить в подлёдных океанах Европы (спутника Юпитера) или в гейзерах Энцелада (спутника Сатурна)?

В-третьих, для биотехнологий. Ферменты экстремофилов, работающие при экстремальных температурах и давлениях, — это потенциальный клад для фармацевтики, промышленной химии и даже пищевой индустрии.

Это же не просто научная, а прямая экономическая выгода. И продолжим о практике.

«Горючий лёд» и огромные залежи ресурсы будущего

Наука — это прекрасно. Но Китай не был бы Китаем, если бы не думал о практической стороне.

«Мэн Сян» — первое в мире судно, совмещающее научное бурение, нефтегазовую разведку и исследование газовых гидратов на одной платформе.

Газовые гидраты — замёрзший метан в донных отложениях, который иногда называют «горючим льдом». Мировые запасы гидратов в океанах оцениваются в 20 000 триллионов кубометров — это многократно превышает все разведанные запасы традиционного газа. Только в Южно-Китайском море залежи составляют около 84 триллионов кубометров. Кто первым научится их безопасно добывать — получит колоссальное преимущество в глобальной энергетике.

Китай уже проводил испытания добычи гидратов в Южно-Китайском море и теперь масштабирует технологию.

Нефть и газ на больших глубинах — ещё один приз. Месторождения, до которых раньше нельзя было дотянуться, оказываются в пределах досягаемости 11-километрового бура. Для страны, импортирующей огромные объёмы углеводородов, это вопрос энергетической безопасности.

Глубоководные илы и мантийные породы часто содержат высокие концентрации марганца, кобальта, никеля и редкоземельных элементов. Без этих материалов не работают батареи электромобилей, смартфоны, военная электроника. Наземные месторождения истощаются — океанское дно может стать альтернативой. Рынок глубоководных ресурсов оценивается в триллионы долларов, и Китай хочет застолбить их первым.

А Землю не проткнём?

Амбициозные проекты по бурению неизменно вызывают у людей логичный вопрос: а не спровоцируем ли мы мощную катастрофу, вторгаясь в глубинные слои Земли?

Короткий ответ: нет. Скважина диаметром менее 30 сантиметров физически не способна дестабилизировать литосферную плиту размером в тысячи километров. Это как ткнуть иголкой в бетонную стену и ждать, что дом рухнет. Давление в скважине уравновешивается плотным буровым раствором, а места бурения выбираются вдали от активных вулканических зон в геологически спокойных районах.

Что касается «опасных газов» и «неизвестных существ из глубин»: любая форма жизни на такой глубине настолько специализирована для адских условий, что мгновенно погибает при контакте с нашей атмосферой. А газы, выделяющиеся из скважины, ничтожны по сравнению с тем, что естественным образом выходит из океанского дна через тысячи гидротермальных источников и разломов.

Мы тратим миллиарды на изучение далёких миров, а самая большая загадка — у нас под ногами. Всего несколько километров вниз. Китай решил, что хватит гадать. Пора бурить. Посмотрим, чем закончится эта история - по плану бурение должно быть завершено в 2030 году.

Оригинал статьи

https://dzen.ru/a/aZCvz26tJkrbbsKR

🦠 Жизнь в камне: На глубине 6,7 километров были обнаружены окаменевшие останки (микрофоссилии) 24 видов одноклеточных морских микроорганизмов. Их возраст — более 2,8 миллиарда лет. Это неопровержимо доказало, что жизнь на Земле зародилась гораздо раньше, чем считалось.

🌍 Земная кора устроена иначе: Учебники геологии гласили, что на глубине около 7 км слой гранитов должен сменяться более плотными базальтами (т.н. «поверхность Конрада»). Кольская скважина опровергла это. Модель строения планеты для этого региона оказалась неверной.

Физический предел: Почему остановились на 12 262 метрах? 🌡

В 1983 году бурение достигло рекордной отметки в 12 066 метров. Но после этого произошел крупный обрыв буровой колонны, и бурение пришлось начинать заново с отметки 7 км. К 1990 году удалось достичь финальной глубины — 12 262 метра. И здесь планета сказала «стоп».

Температура на забое достигла 180°C вместо прогнозируемых 100°C. На такой глубине и при таком давлении порода переставала быть твердой и вела себя как вязкий пластилин. Скважину постоянно «затягивало», а буровая колонна весом в 200 тонн ломалась под собственной тяжестью. Технологии того времени уперлись в физический предел.

Наследие 🔒

С распадом СССР в 1991 году финансирование иссякло. В 1995 проект был заморожен, а в 2008 году научный центр был окончательно заброшен и разграблен.

Сегодня самая глубокая дыра, созданная человечеством, наглухо заварена массивным стальным люком. Мировой рекорд глубины бурения, установленный на СГ-3, до сих пор не побит. Это ржавый памятник не провалу, а дерзости науки, которая осмелилась заглянуть в бездну и доказала, как мало мы знаем о планете под нашими ногами.