กระบวนการขุดเจาะผ่านพื้นโลกเกิดขึ้นได้อย่างไร?

นักวิทยาศาสตร์ได้ทำนายเกี่ยวกับกระบวนการขุดเจาะผ่านพื้นโลก แม้ว่าจนถึงขณะนี้มนุษย์ยังไม่สามารถทำเช่นนั้นได้ก็ตาม การพยากรณ์นี้ใช้ข้อมูลจากโครงการขุดเจาะอื่น ๆ การเจาะผ่านหลุมของโลกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 12,756 กม. จำเป็นต้องใช้เครื่องเจาะขนาดยักษ์และต้องใช้เวลาทำงานหลายสิบปี

เปลือกโลกมีความหนาประมาณ 100 กม. เป็นชั้นแรกที่ถูกเจาะผ่าน เมื่อเจาะลึกลงไปใต้ดินมากขึ้น แรงดันบรรยากาศจะเพิ่มขึ้น โดยมีแรงดันประมาณ 1 บรรยากาศต่อหินสูง 3 เมตร

หลุมเจาะ Kola Superdeep ในรัสเซีย ซึ่งมีความลึก 12.2 กม. ถือเป็นหลุมที่มนุษย์สร้างขึ้นที่ลึกที่สุดจนถึงปัจจุบัน และใช้เวลาเกือบ 20 ปีจึงจะไปถึงความลึกนี้ แรงดันที่ก้นหลุมมีค่ามากกว่าแรงดันที่ระดับน้ำทะเลถึง 4,000 เท่า ยังคงมีความยาวมากกว่า 80 กิโลเมตรจากก้นปล่องภูเขาไฟไปจนถึงชั้นถัดไปของโลก ซึ่งก็คือเนื้อโลก ซึ่งเป็นชั้นหินสีเข้ม หนาแน่น หนา 2,800 กิโลเมตร ที่ควบคุมแผ่นเปลือกโลก

ในช่วงทศวรรษปี 1950 และ 1960 นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามเจาะลงไปในท้องทะเลลึกเพื่อเข้าถึงขอบเขตระหว่างชั้นแมนเทิลและเปลือกโลกที่เรียกว่า "โมโฮ" แต่ก็ไม่ประสบความสำเร็จ

ปัญหาสำคัญอีกประการหนึ่งก็คือ รูที่เกิดจากการเจาะผ่านพื้นดินจะยุบลง เว้นแต่จะสูบของเหลวที่ใช้ในการเจาะอย่างต่อเนื่องเพื่อช่วยปรับแรงดันภายในรูให้เท่ากับแรงดันของหินโดยรอบ ของเหลวที่ใช้ในการขุดเจาะน้ำมันและในทะเลลึกเป็นส่วนผสมของโคลนที่ประกอบด้วยแร่ธาตุหนัก

น้ำยาสำหรับเจาะยังช่วยทำความสะอาดหัวเจาะเพื่อป้องกันไม่ให้ทรายและกรวดเกาะติดกับเครื่องจักร และช่วยลดอุณหภูมิ แม้ว่าจะเป็นไปไม่ได้ในชั้นในสุดของโลกก็ตาม ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิในการเคลือบจะสูงถึง 1,410 องศาเซลเซียส ดังนั้นดอกสว่านที่ทำจากสแตนเลสจึงจะละลาย ดังนั้นจึงต้องทำจากโลหะผสมเฉพาะทางที่มีราคาแพง เช่น ไททาเนียม

แกนโลกอยู่ลึกลงไปประมาณ 2,900 กม. แกนโลกชั้นนอกประกอบด้วยนิกเกิลและเหล็กเหลวเป็นหลัก มีอุณหภูมิสูงมาก โดยมีอุณหภูมิประมาณ 4,000 - 5,000 องศาเซลเซียส ดังนั้นการเจาะผ่านส่วนผสมที่หลอมละลายนี้จะทำให้เกิดปัญหาต่างๆ มากมาย เช่น อุณหภูมิที่ร้อนจัดจนทำให้ดอกสว่านละลาย

หลังจากเจาะไปแล้ว 5,000 กม. หัวเจาะจะเจาะถึงแกนชั้นใน ซึ่งมีแรงดันสูงถึง 350 ล้านเท่าของความดันบรรยากาศ หัวเจาะจะต้องทนต่อแรงดันประมาณ 350 กิกะปาสกาล

หัวเจาะจะถูกดึงลงไปในแกนกลางโดยแรงโน้มถ่วงของโลกตลอดทั้งกระบวนการ ที่แกนกลาง เนื่องจากแรงดึงดูดของมวลของโลกจะเท่ากันในทุกทิศทาง แรงโน้มถ่วงจะคล้ายกับแรงโน้มถ่วงในวงโคจร ส่งผลให้เกิดสภาวะไร้น้ำหนัก

หากสว่านสามารถไปถึงจุดกึ่งกลางได้ผ่านอุปสรรคทั้งหมดข้างต้น ก็ยังถือว่ามีหนทางอีกยาวไกลที่จะไปยังอีกด้านหนึ่ง แรงโน้มถ่วงจะเปลี่ยนแปลงไปตามตำแหน่งของสว่าน ในขณะที่มันเคลื่อนที่ไปยังอีกด้านหนึ่งของโลก และดึงมันกลับมายังแกนกลาง ตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ลงด้านล่าง หัวเจาะจะต้องต่อสู้กับแรงโน้มถ่วงในขณะที่มุ่งไปยังพื้นผิว ไปยังแกนโลกชั้นนอก เสื้อคลุมโลก และเปลือกโลก