Wissenschaftler erreichen den Erdkern und machen eine überraschende Entdeckung

Unbekanntere Schlacht

Während des bekannten Weltraumwettlaufs in den 1950er Jahren wetteiferten die Feinde des Kalten Krieges, die Vereinigten Staaten und die Sowjetunion, um die Vorherrschaft in der Raumfahrt. Die beiden wissenschaftlichen Schwergewichte kämpften darum, wer mehr über die Erdatmosphäre und darüber hinaus erfahren konnte. Während beide Länder bedeutende Fortschritte in der Weltraumforschung erzielten, fand ein weniger bekannter Kampf statt. Nur wenige Menschen erinnern sich an das zweite faszinierende Ziel: Die besten Geologen der beiden Länder wollten so tief wie möglich in die Erdkruste bohren. Aber was machte Erde und Gestein so interessant?

Lesser Known Battle

Was ist darin enthalten?

Du könntest glauben, dass Dreck und Felsen deutlich weniger aufregend sind als der Kosmos. Doch in den späten 1950er und 1960er Jahren starteten die Amerikaner und die Sowjets getrennte Missionen, um Bohrlöcher durch die äußerste Schicht des Planeten zu bohren, um mehr darüber zu erfahren, was unter der Oberfläche liegt. Die meisten Bohrungen dienen der Ölförderung, nur wenige werden ausschließlich zu wissenschaftlichen Zwecken gebohrt. Auch wenn die Erdkruste nicht so geheimnisvoll ist wie der Weltraum, birgt sie doch einige faszinierende Geheimnisse.

Was ist da drin?

Mysteriöse innere Schicht

Das Bohren in den Boden ist vergleichbar mit der Installation eines Teleskops im Inneren der Erdkruste. Die Kruste ist die äußerste Schicht des Planeten und besteht aus der felsigen Hülle, die die äußeren 20 Meilen der 4.000 Meilen langen Reise zum Erdkern bedeckt. Der geheimnisvolle Erdmantel, der breiteste Teil des Planeten, befindet sich unter der Kruste und wurde noch nie durch Bohrungen erreicht. Das liegt daran, dass selbst die Kruste, die Schicht, die dem Boden am nächsten ist und durch die wir jeden Tag gehen, viel zu dick ist, um sie zu durchbohren. Wie erreichen Wissenschaftler also das Zentrum der Erde?

Geheimnisvolle innere Schicht

Abkürzungen nehmen

Um näher an den Erdkern heranzukommen, nutzten die Wissenschaftler zunächst Abkürzungen, wie zum Beispiel Bohrungen durch das Meer. Die äußere Schicht der Erde besteht aus zwei Arten von Kruste: kontinentale und ozeanische Kruste. Das Land liegt auf der kontinentalen Kruste und die ozeanische Kruste befindet sich unter dem Meeresboden. Die kontinentalen Abschnitte sind aufgrund ihres Alters und ihrer Dicke viel schwieriger zu durchbohren. Die neuere ozeanische Kruste ist nur vier bis sechs Meilen tief, so dass es einfacher ist, die zweite Schicht über das Wasser zu erreichen.

Abkürzungen nehmen

Projekt Mohole

In den frühen 1960er Jahren führten Wissenschaftler in den Vereinigten Staaten die erste Initiative dieser Art durch: Bohrungen im Ozean. Ihr Ziel war es, vor der Küste der mexikanischen Insel Guadalupe tief genug in den Pazifischen Ozean zu bohren, um die Grenze zwischen Kruste und oberem Erdmantel zu erreichen. Das Projekt wurde Mohorovičić-Diskontinuität (oder “Moho”) genannt, daher der lustige Name Projekt Mohole. Beide Seiten hatten das gleiche Ziel: in die Tiefe zu gehen und das Geheimnis des Erdmantels zu lüften. Die Amerikaner wollten ein unterirdisches Äquivalent zum Weltraumrennen schaffen und die Sowjets übertreffen, aber ihre Bemühungen waren nicht so erfolgreich wie geplant.

Projekt Mohole

Projekt Stilllegung

Nach fünf Jahren Bohrung erwies sich das Projekt als zu teuer und das Projekt Mohole wurde Hunderte von Metern vor dem Ziel aufgegeben. Im Jahr 1966 wurde die Expedition abgebrochen, weil die wenigen hundert Meter Bohrung die Vereinigten Staaten fast 40 Millionen Dollar kosteten. Die Amerikaner bohrten nur 601 Fuß in die Kruste und erreichten nie den Erdmantel. Das bot sowjetischen Wissenschaftlern eine hervorragende Gelegenheit, die Führung zu übernehmen.

Projekt eingestellt

Die russische Mission

Die sowjetischen Wissenschaftler waren wesentlich hartnäckiger und wollten das amerikanische Team, das vier Jahre zuvor aufgegeben hatte, übertreffen. Im Frühjahr 1970 begann die sowjetische Mannschaft ihre Expedition und bohrte unter der kontinentalen Kruste des Polarkreises. Am 24. Mai 1970 begannen die Forscherinnen und Forscher mit den Bohrungen auf der Kola-Halbinsel, die sich unter dem Pechengsky-Bezirk von Murmansk, Russland, befindet. Das Ziel war einfach: so weit zu bohren, wie es ihre Werkzeuge und ihre Technologie zuließen, um die bisherigen Bemühungen der Amerikaner von 600 Fuß zu übertreffen. Klingt einfach, oder?

Die russische Mission

In den Boden

Die sowjetische Mission wurde unter dem Namen “Kola Superdeep Borehole” bekannt. Bevor sie jedoch beginnen konnten, mussten sie eine spezielle Bohrausrüstung konstruieren, um ihre Ergebnisse zu messen, denn sie machten bedeutende Entdeckungen in der Geologie. Sie begannen, eine Reihe von Neun-Zoll-Löchern zu bohren, die jeweils von einem zentralen Loch in der Erde abgingen. Doch zwei Jahre und 23.000 Fuß später mussten sie ihre Instrumente erneut austauschen, um tiefer in den felsigen Boden bohren zu können.

In den Boden

Ehrgeiziges Ziel

1974 installierten sie ihre neue Ausrüstung und erhöhten ihr Ziel auf eine erstaunliche Tiefe von 49.000 Fuß – eine Höhe, die noch nie zuvor erreicht worden war. Während die Sowjets kaum Fortschritte machten, wechselten sich die beiden konkurrierenden Nationen in ihrem Bestreben, das Erdinnere zu entdecken, ab. Doch die Amerikaner gaben ihre Expedition nicht auf und waren bereit, ihren eigenen Rekord zu brechen.

Ehrgeiziges Ziel

Die amerikanische Anstrengung

Im selben Jahr begann die Lone Star Producing Company in Washita County, Oklahoma, nach Öl zu bohren. In etwa anderthalb Jahren errichteten sie das “Bertha Rogers Hole”, eine künstliche Bohrung, die fast sechs Meilen (31.441 Fuß) tief ist. Es wurde die tiefste Grube der Welt, aber nicht für lange. Lone Star war gezwungen, den Betrieb einzustellen, nachdem sie auf ein gefährliches Schwefelgasvorkommen gestoßen waren, aber die Amerikaner hielten den Rekord fünf Jahre lang – bis die UdSSR mit aller Macht wieder in das so genannte Rock Race einstieg.

Die amerikanischen Anstrengungen

Kola Superdeep Borehole

Am 6. Juni 1979 brachen die Sowjets den von der Oklahoma-Truppe aufgestellten Rekord. Das erste Original-Bohrloch auf der Kola-Halbinsel, genannt SG-3, ging tiefer in die Erde als je zuvor. Bis Oktober 1982 drang das gleiche, neun Zoll breite Loch 38.261 Fuß tief in den Boden ein. Im nächsten Jahr wurde ein zweiter Zweig gebohrt und mit dem ursprünglichen Bohrloch verbunden. Als der Bohrer am zweiten Standort jedoch 39.000 Fuß erreichte, mussten die Forscher ihr Experiment pausieren.

Kola Superdeep Borehole

Eine Pause im Betrieb

Nach dem Erreichen dieses Meilensteins setzte das Team seine Werkzeuge kurzzeitig außer Betrieb, um die wissenschaftliche Untersuchung und die Feierlichkeiten vor Ort zu ermöglichen. Der Bohrer war immer noch 10.000 Fuß von seinem Ziel entfernt, aber die Arbeit wurde unterbrochen. Ein Jahr lang wurde die Bohrung unterbrochen, während Besucher die Fundstelle besichtigten, und 1983 wurde sie in einer geologischen Ausstellung gezeigt. Nach den Feierlichkeiten wurde das Experiment wieder aufgenommen. Als sie jedoch zurückkehrten, um die Bohrungen fortzusetzen, führten eine Reihe von technischen Problemen dazu, dass sie erneut zum Stillstand kamen.

Eine Pause im Betrieb

Zusammenbruch und wieder zurück

Der Bohrer versagte im September 1984, nachdem er eine weitere Rekordhöhe von 39.687 Fuß erreicht hatte. Ein großes Stück brach ab, und es dauerte zwei Jahre, um den Schaden zu beheben. Es musste eine neue Ausrüstung entwickelt werden, aber so tief in den Boden zu bohren, stellte eine ganz eigene Herausforderung dar. Doch die sowjetischen Forscher ließen sich nicht unterkriegen. Also gaben sie ihre früheren Bohrungen auf und begannen in der Mitte bei 23.000 Fuß von vorne. Nach drei Jahren harter Arbeit erreichten sie einen Rekord von 40.230 Fuß. Das sind 7,5 Meilen in der Erde!

Zusammenbruch und wieder zurück

Etwas Unerwartetes

Ihr neuer Rekord zeigte, dass sie auf dem richtigen Weg waren. Die Bergleute waren ermutigt und erwarteten, dass die Gesamttiefe bis 1990 44.000 Fuß erreichen würde. Sie waren zuversichtlich, dass sie ihr Hauptziel von 49.000 Fuß bis 1993 erreichen würden, aber nach dem dritten und vierten Bohrloch kam es zu weiteren Ausrüstungsstörungen. Als sich der Fortschritt verlangsamte, verloren die Leute den Glauben an die Initiative. Nichtsdestotrotz machten sie weiter. Sie hatten nicht damit gerechnet, was sich in der Tundra unter ihnen verbarg. Es würde ihre Mission noch viel schwieriger machen.

Etwas Unerwartetes

Die Dinge heizen sich auf

Die Dinge unter der Erde können unvorhersehbar sein. Die Temperaturen schwanken, und in den ersten 10.000 Fuß ihrer Ausgrabung entsprach das Gestein dem, was die Forscher erwartet hatten. Doch je tiefer sie kamen, desto höher wurde die Temperatur. Die Temperatur stieg, je tiefer sie sich in den Erdmantel bohrten, und sie erwarteten, dass das Gestein bei 40.000 Fuß eine Temperatur von 212°F erreichen würde. Die Wissenschaftler waren überrascht, als sich das Loch deutlich schneller erhitzte – auf erstaunliche 356°F!

Things Are Heating Up

Seltsame Entdeckung

Aber das war nicht ihre einzige Entdeckung. Sie hatten im wahrsten Sinne des Wortes Neuland betreten und stießen auf weitere Entdeckungen, als sie tiefer in der Grube gruben. Die Forscher entdeckten auch, dass der Granit in dieser Tiefe viel weniger dicht war, als sie erwartet hatten, was zu einer völlig unerwarteten Reaktion führte. Intensive Hitze und Druck veränderten die Beschaffenheit und Dichte des Lochs, so dass es sich eher wie Plastik als wie Gestein verhielt. Diese plastikartige Beschaffenheit in Verbindung mit der extrem hohen Temperatur machte das Bohren fast unmöglich.

Seltsame Entdeckung

Mission abgebrochen

Dem Team war klar, dass ihre Ausrüstung solchen unvorhergesehenen Veränderungen nicht standhalten konnte. Die Temperaturen am Boden des Kola-Superdeep-Bohrlochs hatten 300°F überstiegen! Die Bohrer begannen, ihre Form zu verändern, und das Gestein war so plastisch, dass sich das Loch bei jedem Entfernen des Bohrers zu schließen begann. Obwohl die Forscherinnen und Forscher unerhörte Entdeckungen gemacht hatten, war ihnen klar, dass ihre Reise zum Mittelpunkt der Erde beendet war. Und 1992, 22 Jahre nach seinem Beginn, wurde das grandiose Projekt aufgegeben.

Mission Abandoned

Lange Mission

Kolas Team hat in den letzten 22 Jahren mit Unterbrechungen gegraben. Vor ihrer Reise beschränkte sich die erdwissenschaftliche Forschung meist auf seismische Aktivitäten in tektonischen Platten und Beobachtungen der Oberfläche. Das Kola-Bohrloch ermöglichte es Wissenschaftlern zum ersten Mal, geologische Hypothesen zu testen, indem sie direkt in das Innere der Erde blicken konnten. An seiner tiefsten Stelle drang das Superdeep Borehole 7,5 Meilen tief in die Erdkruste ein. Das Ziel, den Erdmantel zu erreichen, war damit aber noch lange nicht erreicht, denn es wird geschätzt, dass der Erdmantel erst etwa 22 Meilen unter der Oberfläche beginnt.

Long Mission

Noch viele Kilometer bis zum Ziel

Sie brauchten 22 Jahre, um so tief in den Untergrund vorzudringen, doch der Bohrer gelangte gerade mal zu einem Drittel in die Erdkruste, bevor das Projekt abrupt abgebrochen wurde. Die Strecke, die sie gegraben haben, ist tiefer als ein umgedrehter Mount Everest, aber angesichts des Durchmessers der Erde von 7.918 Meilen haben sie nur die Oberfläche berührt – buchstäblich. Das Loch war an seiner weitesten Stelle nur neun Zentimeter breit, aber die lange und harte Bohrung hat sich gelohnt, um das tiefste Loch der Welt zu schaffen.

Miles To Go

Andere Entdeckungen

Es war jedoch nicht alles umsonst. Bevor das Loch endgültig geschlossen wurde, entdeckten die Forscher einige überraschende und sehr wichtige Erkenntnisse über die Geologie der Erde. Zum Beispiel die Entdeckung von organischer Aktivität unter der Erde! Sie haben den eindeutigen Beweis, dass es vor Milliarden von Jahren Leben unter der Oberfläche gab. Das Loch war zu klein, als dass irgendetwas anderes als der Bohrer hindurchkommen konnte, so dass niemand jemals hinein gehen konnte. Das hielt die Forscher aber nicht davon ab, fast auf halber Tiefe eine interessante Entdeckung zu machen.

Weitere Entdeckungen

Leben unter der Erde?

Auf halbem Weg in die Höhle entdeckten die Forscher mehr als vier Meilen unter der Erdoberfläche winzig kleine Fossilien. Sie entdeckten Beweise für 24 Arten von einzelligen Plankton-Mikrofossilien. Noch bemerkenswerter ist, dass sie erstaunlich unversehrt geblieben sind, obwohl das Gestein, in dem sie eingeschlossen waren, fast zwei Milliarden Jahre alt sein soll! Die bahnbrechendste Entdeckung wurde jedoch an der tiefsten Stelle der Höhle gemacht.

Leben unter der Erde

Bahnbrechende Entdeckungen

Bevor diese Löcher gebohrt wurden, nutzten Forscher seismische Wellen, um die Art des Gesteins im Inneren der Erde zu bestimmen. Bis dahin glaubten die Wissenschaftler, dass sich das Gestein der Erdkruste in einer Tiefe von zwei bis vier Meilen unter der Oberfläche allmählich von Granit zu Basalt verwandelt. Die sowjetischen Wissenschaftler stellten mit Erstaunen fest, dass dieses Muster auf der Kola-Halbinsel nicht zutrifft. Stattdessen entdeckten sie, dass die Gesteinszusammensetzung sogar im Erdkern vollständig aus Granit bestand. Das half ihnen, die metamorphen Veränderungen in den Gesteinen zu verstehen. Aber sie standen kurz davor, ihre bisher größte Entdeckung zu machen: etwas Unglaubliches, das tief unter der Erdkruste vergraben war.

Bahnbrechende Entdeckungen

Unterirdisches Wasser

Die Entdeckung von fließendem Wasser in mehreren Kilometern Tiefe, mit dem sie nicht gerechnet hatten, war vielleicht das Erstaunlichste. Dies war eine unerwartete Entdeckung, und einige Leute meinten sogar, dass die Entdeckung von Wasser im Erdinneren beweise, dass die Bibel wahr sei! Natürlich hatten die Forscherinnen und Forscher eine wissenschaftliche Erklärung: Sie glaubten, dass das unterirdische Wasser dadurch entstand, dass hoher Druck Sauerstoff und Wasserstoff aus den Bergkristallen trieb. Anschließend verhinderten undurchlässige Gesteine das Abfließen des Wassers und schlossen das neu entstandene Wasser unter der Erdoberfläche ein.

Unterirdisches Wasser

Die Kola hinter sich lassen

Mit all diesen Erkenntnissen ließ das Team das Projekt hinter sich. Die Schließung des Kola Superdeep Borehole fiel mit dem Zerfall der Sowjetunion zusammen, was zu einer Reduzierung der finanziellen Mittel für die wissenschaftliche Grundlagenforschung führte. Tiefer zu bohren wurde schließlich als undurchführbar erachtet und 1992 eingestellt. 1995 wurde das Projekt dann endgültig beendet. Das Loch wurde inzwischen mit einer geschweißten Metallplatte versiegelt. Heute scheint die Stätte nicht mehr als ein einstürzendes Gebäude mit einer Metallplatte zu sein, das einen entscheidenden Moment der Geschichte versiegelt.

Leaving Kola Behind

Was noch übrig ist

Das Kola Superdeep Borehole befindet sich sechs Meilen nördlich von Zapolyarny in der Oblast Murmansk, Russland. Auch heute, 30 Jahre später, ist das Gelände an der Grenze zu Norwegen immer noch als Umweltgefahr eingestuft. Besucher können das dünn besiedelte Dorf immer noch besuchen, um die Schätze des revolutionären sowjetischen Experiments zu entdecken. Die Deckel, die die einzelnen Bohrlöcher versiegeln, sind immer noch sichtbar, aber es sieht so aus, als würden sie in nächster Zeit nicht geöffnet werden. Die geschätzte Tiefe der Strukturen unter der Erdkruste zeigt, dass die Sowjets trotz 22-jähriger Bemühungen nur 0,02% des Weges zum Erdmittelpunkt gebohrt haben.

Was noch übrig ist

Legendäre Expedition

Kein Bohrloch ist heute so berühmt wie das Kola Superdeep. Es lieferte Wissenschaftlern äußerst wichtige Informationen über die Zusammensetzung unseres Planeten und ermöglichte einen Blick in die Vergangenheit, auf das, was unter der Oberfläche lag, auf der wir heute laufen. Niemand war bisher in der Lage, tief genug zu bohren, um den Erdmantel zu erreichen, aber Forscherinnen und Forscher sind ständig auf der Suche nach Geheimnissen unter der Erdoberfläche und haben trotz technologischer Durchbrüche die Sieben-Meilen-Marke noch nicht erreicht. Das heißt aber nicht, dass die Menschen es nicht versucht haben.

Legendäre Expedition

Engster Konkurrent

Zwei Jahrzehnte lang war die Kola Superdeep Borehole die längste Bohrung der Welt, gemessen an der Tiefe, aber 2008 wurde sie von einer anderen Bohrung übertroffen. Der Ölkonzern Maersk Oil baute eine Bohrung im Al-Shaheen-Feld in Katar, die eine bemerkenswerte Tiefe von 40.318 Fuß erreichte und damit den Weltrekord für das größte Bohrloch in Bezug auf die gemessene Tiefe brach! In Bezug auf die tatsächliche vertikale Tiefe ist das Kola Superdeep Borehole jedoch immer noch das tiefste Bohrloch der Welt.

Nächstgelegener Konkurrent

Neue unterirdische Abenteuer

Das tiefe Innere der Erde wurde bisher noch nicht direkt erforscht und es ist unklar, ob es jemals erforscht werden wird. Wissenschaftler/innen haben versucht zu erklären, warum die Entwicklungen in der Raumfahrt den Bemühungen, das Zentrum der Erde zu erreichen, weit voraus zu sein scheinen. “In den Weltraum zu fliegen ist viel einfacher, als die gleiche Strecke nach unten zu gehen”, erklärt David Stevenson, Geophysiker am California Institute of Technology, gegenüber Discover. “Von 5 auf 10 Kilometer abzusteigen ist viel schwieriger als von Null auf 5.”

Neue unterirdische Abenteuer

Ein Blick in die Zukunft

Das sowjetische Bohrloch wurde vor fast fünfzig Jahren gebohrt und ist immer noch der tiefste von Menschenhand geschaffene Punkt der Welt. Die ursprünglichen Projekte sind schon lange vorbei und die Bohrlöcher sind seit Jahrzehnten nicht mehr geöffnet worden. Die Forscherinnen und Forscher stehen weiterhin vor Herausforderungen wie hohen Temperaturen und instabilem Gestein, aber die Menschen sind immer noch fasziniert von dem, was unter der Erde liegt. Wer weiß, vielleicht wird es in naher Zukunft eine weitere große unterirdische Erkundung geben? Offensichtlich gibt es zahlreiche Geheimnisse, die darauf warten, unter der Erde entdeckt zu werden.

Blick in die Zukunft

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