Jacques Piccard és Don Walsh 1960-ban érte el a Föld óceánjainak legmélyebb pontját, a Mariana-árok Challenger mélységét, a Trieste mélytengeri tengeralattjáró fedélzetén. Ezzel nagyjából egy időben amerikai kutatók egy csoportja ennél is ambiciózusabb expedícióra kerekedett: a földkéreg és a földköpeny határából terveztek mintát venni, amiről úgy gondolták, végleg igazolhatja, hogy a Föld külső részét vándorló kőzetlemezek alkotják.

Az előző évben megkezdődő űrverseny és a hidegháború kontextusában 1958-ban létrehozott Mohole-projekt célja az Andrija Mohorovičić horvát geofizikusról elnevezett Moho-határvonalból való mintavétel volt. Azt már ekkor tudták a kutatók, hogy a kéreg és köpeny közötti régió elérése a kontinentális kéreg 25–70 kilométeres vastagsága miatt csak a sokkal vékonyabb, 5–10 kilométeres óceáni kéreg átfúrásával lenne lehetséges. A projekt fő támogatója Harry Hess amerikai geológus volt, a lemeztektonika elméletének egyik megalapozója, aki kidolgozta az elmélethez kulcsfontosságú tengeraljzat-szétterülés folyamatát.

Hess úgy vélte, hogy a Mohole-lal megvalósított mintavétel segíthet tesztelni a tengeraljzat-szétterülés hipotézisét. A projekt 1961-ban el is indult, a sikeres tesztfúrásokat a CUSS I olajfúró hajóról, Mexikó nyugati partjától több mint 200 kilométerre végezték. Ezalatt öt, maximum 183 méter mélyre hatoló lyukat hoztak létre, 3600 méterrel a tengerszint alatti aljzatban. A nem kikötött hajó által, dinamikus pozicionálással végzett mélyvízi fúrás ekkor rendkívüli technikai eredménynek számított, és a fúrások során vett, miocén korú vulkanikus kőzetminták tudományos szempontból is érdekesnek bizonyultak.

A projekt azonban súlyos menedzsmentproblémák, a tudományos célokat és a fúrás helyszínét érintő viták, technikai kihívások, illetve növekvő költségek miatt nem tudott folytatódni, és végül a Kongresszus 1966-ban megvonta a projekt támogatását. A Mohole kudarca ellenére a tesztfúrások megalapozták a következő évtizedek mélytengeri fúrási programjait, és a munka 1968-ban folytatódhatott is, immár a DSDP programmal. Ez más geológiai és geofizikai kutatásokkal együtt az óceáni kéregből való mintavétellel fontos szerepet játszott az addigra már elfogadottá váló lemeztektonikai elmélet végső igazolásában, és az 1970-es évek elejére lényegében teljesítette a Mohole tudományos célkitűzését. A sikeres DSDP programot a nemzetközi együttműködésben végzett integrált óceánfúrási program (IODP) követte 2003–2013 közt, amelynek a máig tartó nemzetközi óceán-felfedezési program (IODP) vette át a helyét. Ez utóbbi 2016-ban, a Chicxulub-kráterbe való lefúrással lehetővé tette a Kréta végi kihalást okozó becsapódás forgatókönyvének rekonstruálását.

A legmélyebbre jutó fúrások rekordját azonban nem az óceáni programok, hanem a szárazföldi fúrások tartják. Az Oklahoma államban található Washita megyében 1974-ben fejezték be a Bertha Rogers olajkút fúrását, amely 9583 méteres rekordmélységbe jutott le. A fúrást a hatalmas nyomás és a fúrócsövek körül megszilárduló folyékony kénlerakódás miatt nem lehetett ennél is tovább folytatni.

Öt évvel később, a Kola-félszigeten zajló szovjet tudományos fúrási program megdöntötte a Bertha Rogers korábbi rekordját. Az 1970-ben kezdődött Kola Szupermély Fúrással az volt a szovjetek célja, hogy a lehető legmélyebbre fúrjanak, a területen közel 35 kilométer mély földkéregben. 13 évnyi munka után, 1983-ban egy második, 23 centiméter széles furatlyukkal 12 kilométeres mélységre jutottak le, majd 1989-ben a harmadik furatlyukkal az azóta is rekordnak számító 12 262 méterre.

A szupermély fúrás a Balti-pajzs archaikum eonban (4–2,5 milliárd évvel ezelőtt) keletkezett kőzeteibe hatolt be. Kiderült, hogy a várakozásokkal ellentétben 3–6 kilométer mélyen nincs gránitból bazaltos kőzetekbe való átmenet, mint ahogy arra a szeizmikus mérések utaltak, ehelyett a jelet metamorf rétegek eredményezték. Emellett a kőzetek repedései vizet tartalmaztak, ami a kutatók szerint a környező kőzetek ásványaiból származhatott. Szintén váratlan volt, hogy több mint 6 kilométerrel a felszín alatt plankton mikrofosszíliákra bukkantak, amelyek a magas hőmérséklet és nyomás ellenére jó állapotban maradtak meg. A 12 kilométeres mélység elérése után a Szovjetunió felbomlásával eltűnő források, illetve a kőzetrétegek vártnál lényegesen magasabb, 180 fokos hőmérséklete lehetetlenítette el a további fúrást, így 1994-ben minden munka befejeződött a területen, és lezárták a furatlyukakat.

Van azonban egy mélyfúrás, amely máig helyt ad tudományos kísérleteknek. A német kontinentális fúrási program (KTB) 1987-ben indult Windischeschenbach település mellett, a cseh határ közelében. Az akár 250-300 fokos hőmérsékletet is elviselő fúró 1994-ben fejezte be munkáját, 9101 méteres mélységben, a kontinentális kéreg közel egyharmadának átfúrásával. A Kola-fúráshoz hasonlóan itt is víz áramlott a mélyen fekvő kőzetrétegek repedéseiben, illetve sokkal gyorsabban emelkedett a hőmérséklet: 9100 méteren már 260 fokot ért el, miközben ezt a forróságot 10–14 kilométeres mélységben várták. Mint Christoph Clauser és kollégái 1997-ben, a Journal of Geophysical Research folyóiratban közölt tanulmányukban összefoglalták, a jelentős eltérést alapvetően a felső 1500 méter hőmérsékleti gradiensének hibás meghatározása okozta, mivel a jelenkori hőmérséklettel való kalkuláció helyett a kéregre akár 4 kilométer mélyen kiható paleohőmérsékletet, konkrétabban a pleisztocén kori hőmérséklet változásait is figyelembe kellett volna venni.

A program a Föld mélyének hangját is segítette rögzíteni. Lotte Geevan holland multimédia-művész 2014-ben a fúrással összefüggő kutatómunkát koordináló Német Geofizikai Kutatóintézet munkatársai segítségével egy hőtől védett mikrofont engedett le a furatlyukba, és mély, mormoló hangot vett fel.

Szintén 2014-ben kezdődött meg Ázsia legmélyebb szárazföldi fúrási projektje, az északkelet-kínai Szungliao-medencében, amelynek üledékes kőzetei jelentős olaj- és földgáztartalékokat rejtenek. A Szungko-fúrás 2018-as befejeződésekor 7018 méteres mélységet ért el, és a krétától a karbon időszakig tartó rétegeket tárt fel. A kutatók szerint a furatminták egyesítése az első olyan szárazföldi rétegoszlopot hozza létre, amely a teljes, 145 millió évtől 66 millió évig tartó kréta időszakot lefedi.

A német fúrási projektnél még fontosabb tudományos megfigyeléseket végez a kaliforniai Szent András-törésvonal obszervatórium, melynek 3,2 kilométeres mélységet elérő, a törésvonalat átszelő fő furatlyuka 2007-ben készült el. Az obszervatórium mélybe eresztett geofonok segítségével a két kőzetlemez találkozása által keltett földrengéseket figyeli meg, ezáltal az amerikai földtani intézet (USGS) szerint pontosan fényt deríthet a földrengéseket a törésvonalban kiváltó fizikai és kémiai folyamatokra.

A Föld kérgében végzett tudományos fúrások története ezzel nem ér véget. Ha minden jól alakul, a nemzetközi óceánfelfedezési program több mint fél évszázaddal a Mohole-projekt után teljesítheti annak eredeti célkitűzését. Az M2M (Mohole-tól a köpenyig) program japán kutatók vezetésével a következő években 6 kilométer mélyre szeretne lefúrni az óceáni kéregben, a Csendes-óceán nyugati részén, hogy eljusson a földkéreg és a felső köpeny határáig, és annak feltárásra váró titkaiig.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten:

Megdőlt a mélytengeri fúrás világrekordja

Hegyeshalmi Richárd tudomány 2021. május 24.

Japán kutatók 8000 méteres mélységben lyukat fúrtak a Csendes-óceán medrébe, és kiemeltek egy üledékmagot, hogy a régió földrengéstörténetét tanulmányozhassák.

Lefúrtak a kráterbe, és leírták a földi élővilág legsötétebb napjának pontos forgatókönyvét

Tóth András tudomány 2019. szeptember 13.

Szenzációs tanulmány mutatja be a nem-madár dinoszauruszok kihalását okozó kisbolygó-becsapódást követő nap eseményeit. Ez már a második hasonló tanulmány az évben, egyre több súlyos részlet derül ki az új földtörténeti korszak kezdetét jelentő rövid időszakról.

Volt egyszer egy kazahsztáni olajmező, ahol több száz magyar nyomorodott meg egy életre

Vajna Tamás tudomány 2021. október 12.

Harminc éve indították az első kártérítési pereket azok a magyarok, akik állításuk szerint Tengizben, a Szovjetunió kazahsztáni földgáz- és kőolajmezőin dolgozva betegedtek meg, sokan közölük munkaképtelenné váltak vagy meghaltak. Mezei Márk új regényének egyik alapmotívuma a végóráit élő Kádár-kor egyik szimbolikus traumája.