Wir wissen viel mehr über das Sonnensystem und ferne Planeten als über das Gestein und die Erde unter uns. Menschen haben ihre Karrieren damit verbracht, herauszufinden, was sich unter der Erdoberfläche befindet, aber ohne großen Erfolg. Eine Gruppe sowjetischer Experten hat jahrzehntelang versucht, genau das zu tun. Bei einer ihrer Missionen stießen sie auf etwas, das tief in der Erdkruste verborgen war, und machten eine folgenschwere Entdeckung, die sie dazu zwang, ihre Maschinen endgültig abzuschalten. Du wirst nicht glauben, was sie entdeckt haben!
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Oben und Unten
Mit den Fortschritten in der Weltraumtechnologie können wir durch Teleskope in die Vergangenheit sehen und Informationen aus Milliarden von Kilometern Entfernung empfangen. Tatsächlich hat der NASA-Satellit Voyager 1 genauso lange gebraucht, um das Sonnensystem zu verlassen und Informationen aus einer Entfernung von 10,2 Milliarden Kilometern zu senden, wie die Forscherinnen und Forscher, um sieben Meilen unter die Erdkruste zu gelangen. Was wissen wir also über das, was sich unter uns befindet?
Oben und unten
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 andere 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?
Weniger bekannte Schlacht
Was ist da drin?
Man könnte meinen, dass Erde und Felsen deutlich weniger spannend 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 durchgeführt. Auch wenn die Erdkruste nicht so geheimnisvoll ist wie der Weltraum, birgt sie doch auch einige faszinierende Geheimnisse.
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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 Mantel, der breiteste Teil des Planeten, liegt 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 den Mittelpunkt der Erde?
Mysteriöse innere Schicht
Abkürzungen nehmen
Um näher an den Erdkern heranzukommen, nutzten 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
Anfang der 1960er Jahre führten Wissenschaftler in den Vereinigten Staaten die erste Initiative ihrer Art durch: Bohrungen in den 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 abgebrochen
Nach fünf Jahren Bohrung erwies sich das Projekt als zu teuer, und das Projekt Mohole wurde Hunderte von Metern vor dem Ziel aufgegeben. 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. Damit bot sich den 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 Instrumente und ihre Technologie zuließen, und dabei die bisherigen Anstrengungen 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 – ein Niveau, das noch nie zuvor erreicht wurde. 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 bauten 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 wieder in das sogenannte Rock Race einstieg.
Die amerikanische Anstrengung
Kola Superdeep Borehole
Nach Erreichen dieses Meilensteins setzte das Team seine Werkzeuge kurzzeitig aus, um wissenschaftliche Untersuchungen und Feiern vor Ort zu ermöglichen. Der Bohrer war immer noch 10.000 Fuß von seinem Ziel entfernt, aber die Arbeit wurde unterbrochen. Die Bohrungen wurden ein Jahr lang 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, mussten sie aufgrund einer Reihe von technischen Problemen erneut unterbrochen werden.
Eine Pause im Betrieb
Zusammenbruch und wieder zurück
Der Bohrer versagte im September 1984, nachdem er eine neue 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 werden heißer
Die Dinge unter der Erde können unvorhersehbar sein. Die Temperaturen variieren, 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 schockiert, als sich das Loch deutlich schneller erhitzte – auf erstaunliche 356°F!
Die Dinge werden heißer
Seltsame Entdeckung
Aber das war nicht ihre einzige Entdeckung. Sie hatten buchstäblich Neuland betreten und stießen auf weitere Entdeckungen, als sie tiefer in die 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 Kombination 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 aufgegeben
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 an 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, wurde jedoch bei weitem nicht erreicht, denn es wird geschätzt, dass der Erdmantel erst etwa 22 Meilen unter der Oberfläche beginnt.
Lange Mission
Noch viele Kilometer
Sie brauchten 22 Jahre, um so tief unter die Erde zu kommen, doch der Bohrer drang kaum ein Drittel tief in die Erdkruste ein, bevor das Projekt abrupt gestoppt wurde. Die Strecke, die sie gegraben haben, ist tiefer als ein umgedrehter Mount Everest, aber angesichts des Erddurchmessers von 7.918 Meilen haben sie kaum die Oberfläche angekratzt – buchstäblich. Das Loch war an seiner tiefsten Stelle nur neun Zentimeter breit, aber die lange und harte Bohrung hat sich gelohnt, um das tiefste Loch der Welt zu schaffen.
Noch viele Meilen
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 Forscherinnen und Forscher jedoch nicht davon ab, etwa auf halber Tiefe eine faszinierende Entdeckung zu machen.
Andere Entdeckungen
Leben unter der Erde?
Auf halbem Weg in die Kaverne entdeckten die Forscher winzig kleine Fossilien über vier Meilen unter der Erdoberfläche. Sie entdeckten Beweise für 24 Arten von einzelligen Plankton-Mikrofossilien. Noch bemerkenswerter ist, dass sie erstaunlich intakt 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.
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Bahnbrechende Entdeckungen
Bevor diese Löcher gebohrt wurden, nutzten die Forscher seismische Wellen, um die Art des Gesteins im Inneren der Erde zu bestimmen. Bisher glaubten die Wissenschaftler, dass sich das Gestein der Kruste in einer Tiefe von zwei bis vier Meilen unter der Oberfläche allmählich von Granit in 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 wohl die erstaunlichste. Dies war eine unerwartete Entdeckung, und einige Leute meinten sogar, die Entdeckung von Wasser im Erdinneren zeige, dass die Bibel wahr sei! Natürlich hatten die Forscherinnen und Forscher eine wissenschaftliche Erklärung: Sie glaubten, dass das unterirdische Wasser dadurch entstanden ist, dass hoher Druck Sauerstoff und Wasserstoff aus den Bergkristallen getrieben hat. Anschließend verhinderten undurchlässige Gesteine das Abfließen des Wassers und schlossen das neu entstandene Wasser unter der Erdoberfläche ein.
Unterirdisches Wasser
Kola hinter sich lassen
Mit all diesen Entdeckungen 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 zu sein als ein einstürzendes Gebäude mit einem Metalldach, das einen entscheidenden Moment der Geschichte versiegelt.
Die Kola hinter sich lassen
Was noch übrig ist
Das Kola Superdeep Borehole befindet sich sechs Meilen nördlich von Zapolyarny, Oblast Murmansk, Russland. Auch heute, 30 Jahre später, ist der Ort an der Grenze zu Norwegen immer noch als umweltgefährdend eingestuft. Besucher können das dünn besiedelte Dorf immer noch besuchen, um Schätze aus dem revolutionären sowjetischen Experiment 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 Mittelpunkt der Erde 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 einen Blick in die Vergangenheit, was unter der Oberfläche lag, auf der wir heute wandeln. Niemand war jemals in der Lage, tief genug zu bohren, um den Erdmantel zu erreichen, aber Forscher/innen sind ständig auf der Suche nach den Geheimnissen unter der Erdoberfläche und haben trotz technologischer Durchbrüche noch immer nicht die Sieben-Meilen-Marke erreicht. Das heißt aber nicht, dass die Menschen es nicht versucht haben.
Legendäre Expedition
Engster Konkurrent
Zwei Jahrzehnte lang war das Kola Superdeep Borehole das längste Bohrloch der Welt, gemessen an der Tiefe. 2008 wurde es jedoch 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 gegraben und ist immer noch der tiefste von Menschenhand geschaffene Punkt der Welt. Die ursprünglichen Projekte sind lange vorbei und die Bohrlöcher sind seit Jahrzehnten nicht mehr geöffnet. 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 gibt es ja in naher Zukunft eine weitere große unterirdische Erkundung? Offensichtlich gibt es unter der Erde zahlreiche Geheimnisse, die darauf warten, entdeckt zu werden.
Ein Blick in die Zukunft