Среди озёр, лесов, туманов и снегов Кольского полуострова находятся руины заброшенного научно-производственного центра «Кольская сверхглубокая». Под завалами бетона и покорёженного металла виднеется поржавевшая от времени заглушка, под которой скрывается самая глубокая скважина на Земле – СГ-3, также известная под названием «Колодец в ад».
Кольская сверхглубокая скважина устремляется вниз к центру Земли на глубину более 12,2 км. Бурение скважины продолжалось на протяжении 20 лет, за это время бур едва ли преодолел треть толщины земной коры. Если представить Землю в виде луковицы, то земная кора окажется всего лишь кожицей толщиной до 40 км – но даже эту кожицу преодолеть не так уж просто.
Советский Союз не был одинок в своём стремлении достичь мантии планеты: во второй половине XX века в оболочку нашей планеты вгрызались буры сразу нескольких государств. Незадолго до широко известной космической гонки разгорелась не менее эффектная гонка, финиш которой находился в неизведанных глубинах нашей планеты. Это состязание имело не меньшую научную ценность и сопровождалось настоящей бравадой научных и технических достижений.
Первыми в «бурильную гонку» вступили США в 1950-х годах. Проект американцев получил название «Mohole» в честь поверхности Мохоровичича – нижней границы земной коры, которую рассчитывали достичь, пробурив скважину на дне Тихого Океана недалеко от Гваделупы. Несомненным достоинством данного плана было то, что океаническая кора гораздо тоньше континентальной. Увы, проект потерпел неудачу и был закрыт в связи с перерасходом средств. Дело в том, что американцам довелось стать первопроходцами в сфере глубоководного бурения, на то время ещё не существовало систем динамического позиционирования бурильной платформы, потому им приходилось импровизировать. В ходе первой фазы проекта «Mohole» американцы преодолели немногим больше 180 метров, а ко второй фазе они так и не приступили. Тем не менее, данный проект имел немалую научную и практическую ценность: приспособление для удержания незакреплённой бурильной установки заложило основу систем динамического позиционирования, которые активно используются в современной нефтедобывающей промышленности.
В 1970 году к гонке присоединился СССР, в качестве места для бурения советские специалисты выбрали Кольский полуостров – одно из немногих мест на суше, где почти полностью отсутствуют осадочные породы, а поверхность представлена древнейшими породами: их возраст оценивают в 3 млрд лет. Первые 7 тысяч метров бур проходил относительно гладко, однако после однородных прочных гранитов головка бура вошла в более мягкие слоистые породы, из-за чего буровую колонну постоянно заклинивало, а вокруг неё образовывались полости. В дальнейшем бурение происходило с отклонением, а полости тщательно цементировали, чтобы избежать дальнейшего обрушения пород. В результате структура скважины стала напоминать крону дерева с множественными ветвями: на максимальной глубине в 12262 метра отклонение скважины от её устья составило 840 метров. Из-за регулярных обрывов буровой колонны бурение окончательно прекратили в 1994 году.
Исследование пород по ходу бурения скважины СГ-3 принесло немало научных открытий: учёным удалось установить закономерные изменения состава и свойств пород в зависимости от глубины, а также определить геотермический градиент – повышение температуры недр Земли по мере углубления. На глубине в 5 км температура пород, окружающих буровую колонну, составила 70°C, на семи километрах температура выросла до 120°C, а по достижении 12 километров датчики зафиксировали 220°C. Изучение образцов породы на разной глубине скважины также позволило обновить теоретические сведения о строении земной коры: разработка проекта осуществлялась на основе значительно устаревших данных. Например, специалисты рассчитывали обнаружить чёткую границу разделения гранитного и базальтового слоёв земной коры – так называемую границу Конрада, однако по всей глубине буровой колонны попадались только граниты, физические свойства которых сильно менялись за счёт высокого давления и температуры.
Кольская сверхглубокая скважина послужила источником множества слухов и легенд, связанных с обнаружением преисподней. 1 апреля 1989 года американская компания Trinity Broadcasting Network пустила утку о записи криков и стонов мучеников, полученных в скважине СГ-3 на глубине 12 километров. Вслед за американской телекомпанией жёлтая пресса стала называть таинственную запись «гласом из преисподней», а саму скважину окрестили «дорогой в ад». Как на дрожжах росли слухи о множественных несчастьях, которые сопровождали каждый пройденный буром километр, а ведение проходки тринадцатого километра связали с распадом СССР. Постепенно легенды всё дальше уходили от реальности, появлялись «сведения» о том, что на глубине в 14,5 километра бур обнаружил пустоты, в которых слышались человеческие крики, а жар достигал 1100°C. В действительности для акустического исследования скважины использовали сейсмоприёмники, а микрофонов, способных выдержать даже 200°C на то время ещё не существовало.
Следующей в бурильную гонку вступила Германия в 1987 году. Буровая установка проекта German Continental Deep Drilling Program находится неподалёку от города Виндишэнбах в земле Бавария. При разработке плана по бурению немецкие специалисты основывались на опыте советских экспериментов. Зная о проблемах с отклонением ствола скважины из-за обрушений породы, немцы разработали специальное приспособление, которое до глубины 7500 метров удерживало скважину идеально вертикальной. По достижении этой глубины устройство вышло из строя из-за высокого давления и температуры, потому на максимальной глубине в 9101 метр дно скважины сместилось в сторону на 300 метров. Хотя немцы планировали продолжить бурение и дальше, удача оказалась не на их стороне: температура пород на глубине 9 км оказалась гораздо более высокой, чем на дне Кольской скважины. Ответом могла стать разработка более совершенной термоустойчивой аппаратуры, но Германия не могла позволить себе дополнительные расходы на бурение скважины, которая имела исключительно теоретическое научное применение.
К счастью, немецкая скважина не разделила судьбу остальных проектов: гигантская буровая установка прекрасно сохранилась до наших дней. Хотя бурение остановили в 1995 году, сегодня установку продолжают обслуживать. На дно скважины регулярно опускают различные инструменты и датчики, чтобы посетители импровизированной обсерватории смогли услышать, что происходит на глубине в 9 км.
Как и исследование космического пространства, путешествие к центру Земли требует немало инновационных решений, приспособлений и, как следствие, финансовых расходов. Все эти годы одной из ключевых преград на пути изучения недр нашей планеты становилась финансовая составляющая. В 2013 году Япония, США, ЕС, Китай, Австралия, Новая Зеландия и Бразилия объединили свои усилия и финансы в рамках программы International Ocean Discovery Program, деятельность которой направлена на расширение знаний о процессах, происходящих в толще земной коры.
На базе данных, полученных человечеством с 1950-х годов, был разработан проект «M2M» (Mohole to Mantle). Как и оригинальный проект «Mohole», «M2M» предусматривает бурение океанической коры. Её толщина в месте предполагаемого расположения новой скважины составляет около 6 километров. В ходе нового проекта специалисты надеются наконец полностью преодолеть земную кору, на 500 метров углубиться в верхний слой мантии Земли и впервые получить образцы пород, залегающих за пределами границы Мохоровичича. Первая фаза проекта должна была стартовать в конце 2015 – начале 2016 года, но из-за технических сложностей её перенесли на неопределённый срок. Бурение планируют осуществлять при помощи японского судна Тикю, которое использует одну из самых совершенных систем динамического позиционирования, позволяющую регулировать расположение судна над буровым столбом с точностью до 50 сантиметров.
