Ξεχάστε το λάδι ή το νερό. Στην Ισλανδία, οι πηγάδινοι επιδιώκουν να αξιοποιήσουν το μάγμα ενός ηφαιστείου
Ηφαίστειο ΚΡΑΦΛΑ ΣΤΗΝ ΙΣΛΑΝΔΙΑ— Μετά από χρόνια προσπάθειας, οι ηφαιστειολόγοι είναι έτοιμοι να ανοίξουν μια πύλη στην κόλαση. Από το χείλος του κρατήρα Víti («κόλαση» στα ισλανδικά) —ένας μικρότερος κρατήρας μέσα στην καλντέρα μήκους 10 χιλιομέτρων του Krafla— ο Ottó Elíasson κοιτάζει από ψηλά ένα ήρεμο χορταριασμένο χωράφι που διαταράσσεται μόνο από έναν ακανθώδες μετεωρολογικό σταθμό. Αυτό θα αλλάξει σύντομα, λέει ο Elíasson, επικεφαλής επιστήμης στο Eimur, ένα κέντρο γεωθερμικής έρευνας. "Δέκα χρόνια από τώρα, αυτό θα μπορούσε να είναι το κέντρο της ηφαιστειολογίας."
Το κύριο αξιοθέατο βρίσκεται 2 χιλιόμετρα κάτω από αυτό το σημείο σε αυτό το ηφαιστειακά υπερδραστήριο νησί, το οποίο χωρίζεται στα δύο από την εξαπλωμένη Mid-Atlantic Ridge. Το 2009, γεωτρύπανοι που προσπαθούσαν να αντλήσουν ζεστό νερό για γεωθερμική ενέργεια εδώ τρύπησαν κατά λάθος έναν κρυμμένο θάλαμο μάγματος. Μετά από μια έκχυση ατμού και θραυσμάτων γυαλιού από σβησμένο μάγμα, η γεώτρηση δημιούργησε το θερμότερο γεωθερμικό πηγάδι που μετρήθηκε ποτέ—μέχρι να αστοχήσει το περίβλημα.
Τώρα, οι ερευνητές επιστρέφουν για να διεισδύσουν στο λιωμένο βράχο επίτηδες, χρησιμοποιώντας σκληρότερο εξοπλισμό, για να δημιουργήσουν το μοναδικό μακροπρόθεσμο παρατηρητήριο μάγματος στον κόσμο. «Έχουμε πάει στον Άρη. Έχουμε πάει στην Αφροδίτη», λέει ο Paolo Papale, διευθυντής ερευνών στο Εθνικό Ινστιτούτο Γεωφυσικής και Ηφαιστειολογίας της Ιταλίας. «Αλλά δεν έχουμε παρατηρήσει ποτέ μάγμα κάτω από την επιφάνεια της Γης». Τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην εξήγηση του τρόπου με τον οποίο το μάγμα κινείται μέσω του φλοιού, βελτιώνοντας παράλληλα τις προβλέψεις έκρηξης. Θα μπορούσαν επίσης να ρίξουν φως στο πώς σχηματίστηκαν και μεγάλωσαν οι ήπειροι.
Τον Μάιο, το Krafla Magma Testbed (KMT) έλαβε χρηματοδότηση από το International Continental Scientific Drilling Program, το οποίο ανέφερε ότι το έργο ήταν μία από τις κορυφαίες προτεραιότητές του για τη δεκαετία. Με αυτή την υποστήριξη, μαζί με πολλά εκατομμύρια δολάρια σε χρηματοδότηση από την Ισλανδία και άλλους ευρωπαϊκούς επιστημονικούς οργανισμούς, το έργο αυτό το μήνα εισήλθε στην προετοιμασία του. Θα αποδείξει τις τεχνολογίες που απαιτούνται για να κρατήσει το πηγάδι ανοιχτό παρά τη διάβρωση που συνοδεύει το υπέρθερμο νερό, θα λάβει γεωφυσικές βυθομετρήσεις του θαλάμου μάγματος και θα μοντελοποιήσει πώς θα συμπεριφέρεται ο θάλαμος μόλις διεισδύσει. Η πρώτη γεώτρηση, που κοστίζει έως και 25 εκατομμύρια δολάρια, θα μπορούσε να ξεκινήσει το 2023.
Ανίκανοι να μελετήσουν άμεσα το μάγμα, οι ηφαιστειολόγοι βασίζονται σε μετρήσεις επιφάνειας από σεισόμετρα, αισθητήρες GPS και δορυφόρους ραντάρ για να μαντέψουν τις κινήσεις του. Μπορούν να εξετάσουν τους θαλάμους στερεοποιημένου μάγματος που έχουν εκταφεί από τις ανατροπές της Γης - αλλά αυτά τα υπολείμματα είναι ημιτελή, επιλεκτικά εξαντλούνται από αρχαίες ροές λάβας. Μπορούν να μελετήσουν τη λάβα στην επιφάνεια, αλλά τα δείγματα έχουν χάσει μέχρι τότε τα περισσότερα από τα παγιδευμένα αέρια που οδηγούν τις εκρήξεις και επηρεάζουν την αρχική θερμοκρασία, πίεση και σύνθεση του μάγματος. Κρύσταλλοι, εγκλείσματα και φυσαλίδες στη σκληρυμένη λάβα κρατούν ενδείξεις για την αρχική της κατάσταση. Ωστόσο, ένα δείγμα από τον θάλαμο Krafla θα πει στους ερευνητές εάν αυτές οι εκτιμήσεις «είναι φανταστικές ή αξιόπιστες», λέει ο John Eichelberger, ηφαιστειολόγος στο Southern Methodist University και ηγέτης του KMT.
Η λήψη ενός δείγματος θα αποκαλύψει επίσης την πραγματική φύση του θαλάμου μάγματος. Οι περισσότεροι επιστήμονες απορρίπτουν την γελοιογραφία των θαλάμων μάγματος ως κολασμένων υπόγειων λιμνών. «Θεωρούμε αυτά τα συστήματα ως χυλό»—μικρές ποσότητες υγρού μεταξύ κρυσταλλοποιημένων κόκκων—«αντί για ένα υγρό μπαλόνι», λέει η Marie Edmonds, πετρολόγος στο Πανεπιστήμιο του Cambridge.
Αλλά το Krafla, το οποίο εξερράγη για τελευταία φορά το 1984, μπορεί να αποτελεί εξαίρεση. Τα υαλώδη κομμάτια από την εκστρατεία γεώτρησης του 2009 άφησαν να εννοηθεί ότι το μάγμα δεν ήταν μόνο υγρό, αλλά και κυκλοφορούσε, αλληλεπιδρώντας με το τήγμα κάτω. «Αυτό είναι το πιο συγκλονιστικό πράγμα από όσα λίγα έχουμε συγκεντρώσει μέχρι τώρα», λέει ο Eichelberger. Αλλά λίγα είναι γνωστά για το μέγεθος του θαλάμου του μάγματος ή για το πόσο καιρό έχει επιμείνει - ερωτήματα που μπορεί να βοηθήσει το KMT να απαντήσει. "Βλέπει μέσα από ένα ποτήρι σκοτεινά, σαν να λέμε", λέει ο Eichelberger.
Το KMT θα βοηθήσει επίσης να απαντηθούν βασικές ερωτήσεις σχετικά με την πρώτη ύλη του ηπειρωτικού φλοιού. Οι θαλάσσιοι πυθμένες του κόσμου, και μεγάλο μέρος της Ισλανδίας, παίρνουν σχήμα από το βασαλτικό μάγμα - περίπου το ίδιο υλικό που υπάρχει στον μανδύα. Αλλά τα πετρώματα γρανίτη των ηπείρων σχηματίζονται από ένα πιο κολλώδες, πλούσιο σε πυρίτιο «ρυολιθικό» μάγμα που πιστεύεται ότι βρίσκεται κάτω από την τοποθεσία KMT. Κανείς δεν είναι σίγουρος πώς προέρχεται το μάγμα που σχηματίζει την ήπειρο. μια ιδέα είναι ότι το βασαλτικό μάγμα αλλοιώνεται από το θαλασσινό νερό, ξανατήκεται και τελικά εκρήγνυται από τα ηφαίστεια ως ρυόλιθος. Δείγματα ρυόλιθου από την Ισλανδία που κυριαρχείται από βασάλτη θα μπορούσαν να παρέχουν ένα παράθυρο για το πώς λειτουργεί αυτή η διαδικασία παγκοσμίως, λέει ο Eichelberger.
Η KMT σκοπεύει να συλλέξει πολλαπλά δείγματα με την πάροδο του χρόνου και να ενσωματώσει αισθητήρες μέσα και κοντά στο μάγμα για να μετρήσει τη θερμότητα, την πίεση και ακόμη και τη χημεία παρά τις θερμοκρασίες άνω των 1000°C. «Οι τεχνικές προκλήσεις είναι τρομερές», λέει η Wendy Bohrson, ηφαιστειολόγος στο Colorado School of Mines. Οι συνεργάτες γεώτρησης της KMT δοκιμάζουν εύκαμπτους συνδέσμους που μπορούν να επιτρέψουν στη χαλύβδινη επένδυση του φρεατίου να διαστέλλεται και να συστέλλεται με υπερβολική θερμότητα. Και άλλοι αναπτύσσουν καινοτόμα ηλεκτρονικά για να αντέχουν τη θερμότητα και την πίεση, τα οποία θα μπορούσαν κάποια μέρα να χρησιμοποιηθούν στην Αφροδίτη.
Οι τεχνολογίες θα μπορούσαν επίσης να ωφελήσουν τις πολλές εταιρείες γεωθερμικής ενέργειας της Ισλανδίας, οι οποίες έχουν ξεφύγει από τον πιο καυτό βράχο. Το να πλησιάσουμε το μάγμα θα μπορούσε να αυξήσει δραματικά το δυναμικό ισχύος των μεμονωμένων πηγαδιών - όπως φάνηκε ξεκάθαρα με το τυχαίο πηγάδι του 2009, το οποίο από μόνο του θα μπορούσε να τροφοδοτήσει μια μικρή πόλη. «Η γεωθερμική βιομηχανία αναζητά πραγματικά να κατανοήσει την πραγματική πηγή της ενέργειας της», λέει ο Hjalti Páll Ingólfsson, διευθύνων σύμβουλος του Γεωθερμικού Ερευνητικού Συστήματος της Ισλανδίας.
Οι μεγάλες ποσότητες νερού που εγχέονται για την ψύξη και τη λίπανση του τρυπανιού πιθανότατα θα διαταράξουν λίγο το ηφαιστειακό σύστημα και οι γεωφυσικοί θα παρακολουθούν στενά. (Υπάρχει μικρή ανησυχία για την πυροδότηση μιας έκρηξης, δεδομένης της ήπιας συμπεριφοράς της γεώτρησης του 2009, αλλά η απομακρυσμένη, ακατοίκητη τοποθεσία της τοποθεσίας είναι ένα άλλο σημείο πώλησης.) Οι αλλαγές στην ταχύτητα των σεισμικών κυμάτων μετά τη γεώτρηση θα μπορούσαν να αποκαλύψουν την έκταση του μάγματος, λέει ο Papale. Η παρακολούθηση αυτών των λεπτών αλλαγών θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει στην πρόβλεψη μελλοντικών εκρήξεων ρυολίθου. Αν και οι επιστήμονες έχουν γίνει αρκετά καλοί στην ανίχνευση προειδοποιητικών σημάτων ενός ηφαιστείου, υπάρχουν πολλοί ψευδείς συναγερμοί.
Και αν το KMT παραμείνει στη θέση του, οι επιστήμονες θα μπορέσουν τελικά να παρακολουθήσουν μια έκρηξη σε δράση - από την οπτική γωνία της υπόγειας πηγής μάγματος. «Θα είναι χρυσός», λέει ο Γιαν Λαβαλί, ηφαιστειολόγος στο Πανεπιστήμιο του Λίβερπουλ. "Είναι βέβαιο ότι θα συμβεί."
