Lần đầu tiên khoan xuyên qua lớp vỏ ngoài Trái đất

Thái Bình Dương

Khi Ferdinand Magellan năm 1519 lên đường đi tìm đất mới, ông tình cờ không gặp một trận bão nào đáng kể trên một đại dương kỳ thực suốt ngày giông gió, phải chăng do vậy mà cái tên Thái Bình Dương còn được lưu truyền đến tận hôm nay? Khí hậu đỏng đảnh trên mặt nước ở vùng này, một phần cũng liên quan đến cấu tạo địa hình đáy biển. Các nhà khoa học cũng dự đoán lớp vỏ ngoài cùng của Trái đất ở đây mỏng nhất.

Với kính viễn vọng, con người đã phóng tầm mắt đến chốn xa vời trong vũ trụ, cách chúng ta đến hàng triệu năm ánh sáng. Nhưng dưới nền đất chúng ta đang đứng thì người ta chưa biết được bao nhiêu. Các mũi khoan sâu nhất, cho đến nay cũng chỉ gãi bên ngoài lớp vỏ địa cầu, chưa đủ sức vươn tới những độ sâu mà hy vọng sẽ lóe sáng vài điều bổ ích cho ngành địa chất.

Lần đầu tiên, tại một nơi sâu 1.400 m dưới đáy biển Thái Bình Dương, dàn khoan trên tàu thủy đã chọc thủng được toàn bộ lớp vỏ ngoài, xuyên đến tầng đá gabro xanh đen (một dạng nham thạch núi lửa đã nguội). Đây không phải là mũi khoan sâu kỷ lục, nhưng là mũi đột phá đầu tiên của ngành địa chất học trên cuộc hành trình đến trung tâm Trái đất mà Jules Verne đã mơ đến từ năm 1860. Đầu thập kỷ 90, ở Windischeschenbach (Đức) người ta đã khoan sâu được 9.101m, nghĩa là còn cách tâm Trái đất 6.370 km. Kế hoạch lẽ ra còn đi sâu hơn nữa, nhưng tầng đá dẻo đã làm biến dạng lỗ khoan. Trên mặt đất có lẽ chẳng bao giờ khoan sâu hơn được nữa để chọc thủng lớp vỏ có độ dày trung bình 30 km. Đó cũng là lý do cho các mũi khoan dưới đáy biển, nơi các nhà khoa học ngóng tìm nguồn gốc của núi lửa và địa chấn, mỏ kim loại, cũng như xác định địa giới của các mảng lục địa luôn chuyển dịch.

Chuyến du hành bắt đầu

Nhóm kỹ thuật cần đúng sáu tháng để đưa được mũi khoan xuống quá 100 m dưới lớp vỏ ngoài, chạm vào lớp đá xốp gabro. Còn khoảng 2,5 km nữa thì sẽ hoàn thành kỳ vọng của nhóm nghiên cứu quốc tế. Toàn bộ quá trình khoan là cả một trận thử thách lòng kiên nhẫn.

Tàu Joides Resolution đã ba lần ra điểm khoan, mỗi chuyến đi kéo dài hai tháng, và trụ lại một chỗ hàng tuần liền, tiêu hao đến 23 lưỡi khoan mà vẫn chưa đến đích.

"Cuối cùng thì thành công cũng đến", ông Jochen Erbacher từ Cơ quan địa lý và khoáng sản Đức phấn khởi thông báo. Đã có hàng chục thử nghiệm trước đó thất bại.

Ở Đại Tây Dương năm ngoái người ta cũng đã khoan được khá sâu, song họ khoan phải một điểm đá lộ thiên dưới đáy biển. Mũi khoan mới ở Thái Bình Dương sẽ giúp họ thẩm định được tính chính xác của mô hình Trái đất bổ dọc. Đã quá nhiều lần, mô hình Trái đất phải chỉnh sửa, vì xưa nay nó dựa vào các tính toán nặng về lý thuyết, ví dụ như sau mũi khoan sâu thứ nhì thế giới ở Oberpfalz (Đức).

Đi tìm vàng

Vỏ Trái đất dưới đáy Thái Bình Dương chiếm diện tích khoảng 60% hành tinh xanh. Ở vùng này, nham thạch đùn ra qua những khe nứt dài nằm giữa các dải núi khổng lồ rồi đông cứng lại, trước khi trận phun nham thạch mới xảy ra.

Quá trình này diễn ra tương đối dày đặc, do vậy không hình thành lớp đá dày như ở những nơi khác. Nước biển thẩm thấu qua những khe nứt, tạo ra một vòng tuần hoàn kéo dài hàng triệu năm. Nước và đá thay đổi liên tục thành phần hóa học, và rốt cuộc là trong lòng lớp vỏ ngoài xuất hiện các mỏ kim loại quý như vàng, bạc, đồng v.v.

Phân chất đất đá trong lỗ khoan sẽ giúp các nhà khoa học tìm hiểu rõ quá trình xuất hiện khoáng sản - thành công lớn nhất và mốc quan trọng trong chương trình khoan ngoài biển (IOPD). Trong vòng 40 năm qua, có đến 2.500 lỗ khoan đi sâu vào lòng đất và ngay các mũi khoan đầu tiên khẳng định lý thuyết về mảng châu lục chuyển dịch. Các cuộc thám hiểm đáy biển tiếp theo đưa lại nguồn năng lượng khổng lồ ở dạng khí methan đóng băng, cũng như khám phá các vi sinh vật có từ thời hồng hoang của nhân loại.

Ngoài các mỏ kim loại, phân chất đất trong lỗ khoan đã làm sống lại các thế giới ngày xửa ngày xưa cùng điều kiện khí hậu hồi đó. Ngay cả khi trên đất liền cuộc Chiến tranh lạnh dai dẳng kéo dài, các nhà khoa học Xô-viết và Mỹ cũng chưa bao giờ phải chia tay nhau.

Hai năm tới sẽ là trang mới trong lịch sử IOPD. Mỹ sẽ mở rộng tàu khoan Joides Resolution và thuê thêm một số tàu đặc chủng của châu Âu để khoan ở biển băng và vùng nước nông. Người Nhật sẽ đóng góp một tàu khoan mang tên Chikyu (tiếng Nhật: Quả đất) - một công trình tổng giá trị 600 triệu euro, hiện đang chạy thử và hứa hẹn đem lại kỹ thuật khoan hiện đại. Chikyu sẽ khoan tại Nankai Trogh trong hải phận Nhật vào đúng ranh giới hai mảng lục địa là địa điểm có nguy cơ sinh ra động đất cao nhất.

Người ta mong đợi những mũi khoan sâu đến 7 km, trong quá trình khoan sẽ kết hợp đưa các thiết bị cảm biến vào trong lớp vỏ trái đất, từ đó dự kiến sẽ thiết lập một hệ thống báo động hiệu quả cho Nhật và khu vực Đông Á. Chi phí cho mỗi năm hoạt động của Chikyu sẽ tới 90 triệu USD.