Chikyu, az óceán behemótja

“Tizenöt évvel ezelőtt kezdtük tervezni a Chikyu-t, és voltak néhányan, akik nem hittek benne.” – idézi fel a kezdeteket. “De most már látjuk, hogy a hajó azt csinálja, amiért létrehozták, és elképesztő lehetőségeket tár elénk.”

A Japán Tengerészeti és Földszíni Tudományos és Technológiai Ügynökség (Agency for Marine-Earth Science and Technology, Jamstec) Föld Közepének Felfedezése nevű projekt (Center for Deep Earth Exploration, CDex) vezetőjeként Taira kulcsszerepet játszott abban, hogy a Chikyu a tervezőasztalról eljusson a megvalósításig.

Az ötlet végtelenül egyszerű volt. A tudósok szerettek volna belefúrni a földkéregbe, sőt átfúrni azt, és kőzet- és egyéb mintákhoz jutni abból a kritikus 6-7 kilométer mélyen fekvő rétegből, ahol a földrengések és más hasonlóan érdekes geológiai jelenségek elkezdődnek, de ez nem volt lehetséges a jelenleg létező kutatóhajók segítségével. A megoldás is egyszerű: találni kell 600 millió dollárt és építeni egyet amely képes erre.

Az első megdöbbentő dolog, ami szembeötlik a Chikyu-t látva az a 100 méterrel a fedélzet fölé magasodó fúrótorony, a legnagyobb, amit valaha hajó hordozott. Karvastagságú kábelek és nagy sárga színű gépezetek csüngenek róla, mint valamiféle mechanikus karácsonyfáról, mind-mind a közös célt szolgálva: olyan mélyre fúrni a Földbe, mint még soha azelőtt.

“Egy lyuk fúrása a földbe”

“Egy lyuk fúrása a földbe sokkal több, mint egy lyuk fúrása a földbe.” – mondja Steve Krukowski, ahogy letekint a mélybe a hajó fedélzeti laboratóriumából, ahol a felhozott mintákat fogják majd elemezni. “A régi időkben a fúrótornyokat kézzel működtették, ami azt jelenti, hogy valakinek saját erejét felhasználva kellett meghajtani a fúró kötélszerkezetét. A mostani tornyok automatikusak, így kevesebb élőmunkára van szükség.” Krukowski irányítja a Chikyu nyílt tengeri munkálatait, ő a felelős mindenért, amikor a hajó lehorgonyzott és a Föld kérgét fúrja.

Habár néhány, a fúró körül felmerülő feladat elvégzéséhez szükség van néhány ember munkájára, a feladatok oroszlánrészét programozott gépek végzik, kezdve a fúrószár összerakásától, az azt körülvevő cső összeszerelésén át az egész szerkezetet vezető burkolat összeállításáig. A munkában segíti még egy robot-tengeralattjáró, ami a fúrószárat ellenőrzi a tenger fenekén.

De mindez megtalálható minden hétköznapi tudományos fúróhajón. Ami a Chikyu-t képessé teszi a földalatti szubdukciós zóna elérésére az az óriási cső, ami a fúrórendszert körülveszi: az emelő. Az emelő a hajó aljától egyenesen az óceán fenekéig vezet, gyakorlatilag összekapcsolva a kettőt. A fúrót a cső belsejébe eresztik, ezáltal viszkózus, úgynevezett fúrósarat lehet pumpálni a rendszerbe, ami az emelő segítségével a felszínre hozható.

A sár kiemelése kulcsfontosságú mozzanat a fúrás során, nélküle nem lehetne egy-két kilométernél mélyebbre fúrni. Lehetetlen lenne a fúró által megmozgatott kőtörmelék és más lazább anyagok eltávolítása, valamint a megfelelő nyomás fenntartása, hogy a mélytengeri nyomás ne roppantsa össze a szerkezetet.

A Chikyu jelenleg az egyetlen tudományos kutatóhajó, amelyet ilyen fúrórendszerrel láttak el, és mint ilyen az egyetlen, amely képes arra, amit a fedélzeten dolgozó kutató szeretnének elérni, befúrni a szubdukciós zóna közepébe ahol két tektonikus lemez egymás alá csúszásának következtében bizonyos időközönként, nem ritkán katasztrofális kimenetelű folyamatok indulnak útjukra.

A zavaró víz

Jelenleg a Chikyu 1,6 kilométer mélyen hatol a vízbe, de a következő fúrás már 4 kilométerre lesz a hajó fenekétől, ez jelenti az igazi kihívást. A hajót a fúrószerkezet az óceán fenekéhez köti, de a víz már olyan mély, hogy a hajót nem lehet lehorgonyozni, ugyanakkor végig mozdulatlanul kell állnia. A megoldást a vízen és az űrben elérhető technológiák ötvözete adja, ezek együtt alkotják a dinamikus pozícionálási (DP) rendszert.

A hajó folyamatosan fogadja a GPS műholdak, valamint az óceán fenekén a fúrás helye körül elhelyezett akusztikus jeladók által küldött jeleket. Egy másik eszköz pedig a szél erősségét méri. A DP szoftvere feldolgozza a beérkező jeleket és utasításokat ad a 6 azimut-meghajtónak (amik gyakorlatilag különböző irányokban álló propellerek), és a hajó orrán lévő motornak, meghatározva, hogy milyen irányban álljanak, és milyen erővel dolgozzanak.

“Az időjárástól függően a hajót a fúrás 5 méteres környezetében tudjuk tartani” – mondta Zasushi Minoura, a Chikyu kapitánya. “Szélcsendes időben úgy állunk, mintha szárazföldön lennénk.”

Kalandok a fedélzeten

A harmadik hi-tech megoldás a Chikyu fedélzetén a laboratórium. Itt vizsgálják a kőzetmintákat amiket az emelő a hoz felszínre az óceán fenekéről. “Először másfél méteres darabokat metszünk ki a mintából, amiket később röntgen CT-szkennerrel vizsgálunk át tüzetesebben.” – magyarázza az eljárás menetét Toshikatsu Kuramoto, a laboratórium vezetője.

 “Ezután gamma sugarak segítségével megmérjük a kőzet sűrűségét. Ezt követően egy p-hullám sebességmérővel megmérjük a mintán áthaladó hang sebességét, elektromos ellenállását, mágnesezhetőségét, és a magából a mintából érkező gamma sugarakat.”

A kőzetmintákat csak ezután vágják kétfelé. Az egyik darabot a későbbiekben tartóssági teszteknek vetik alá, a másikat pedig elraktározzák, hogy később Kochi város archívumába kerüljön. A most folyó projekt a NanTroSEIZE a föld kérgében földrengéseket kiváltó folyamatok kutatásával foglalkozik. De Asahiko Taira más lehetőségeket is lát a 6, 7 vagy akár 10 kilométerre a felszín alá lefúrni képes kutatóhajó előtt.

“A legizgalmasabb ezek közül annak lehetősége, hogy elérjük a föld köpenyét” – mondta. “A földnek három rétege van, a földkéreg, a köpeny és a mag. Még soha senki nem érte el a köpenyt.” A köpeny sokkal közelebb van a tenger alatti, mint a tenger feletti felszínhez, jogos tehát a lelkesedés.

De egy ilyen művelet nem hajtható végre egyik napról a másikra. Legalább háromszor ekkora befektetés kellene a cél eléréséhez, amit egyébként az Integrated Ocean Drilling Program (IODP) szervez és támogat, mely a világ minden részéről csábítja össze a NanTroSEIZE-hez hasonló projekten dolgozó kutatókat, és a szükséges pénz előteremtéséért is felelős.

A Jamstec-el szerződésben álló vállalat már meg is kezdte a kutatás előkészületeit, már ha a projekt nevéből – Japán Köpenykutatás – lehet erre következtetni. Egy ilyen volumenű projekt költségei óriásiak – a NanTroSEIZE naponta néhány százezer dollárba kerül – de mégis megéri az ilyen úttörő projektek támogatása, hiszen a kutatóhajó már most is olyan eredményeket ért el, melyeket korábban elérhetetlenek hittek.