Az óceánok fenekén a számítások szerint nagyjából hat kilométer kőzet választja el a fúrófejet a földköpenytől, attól a rétegtől, amelyből még soha senkinek nem sikerült fúrt mintát felhozni. A kontinensek alatt ugyanez a határ, a Moho, 25 és 60 kilométer közötti mélységben húzódik. A fúrással a geológusok több mint hatvan éve a tenger felől próbálkoznak, éspontosan erre a célra épült a japán Chikyu egy kutatóhajó, amelynek neve japánul annyit jelent: Föld.
A hajót a japán tengerkutató intézet, a JAMSTEC üzemelteti, amely 210 méter hosszú, a fúrótornya 121 méterrel magasodik a víz fölé, és tíz kilométernyi fúrócsövet visz magával. A legfontosabb része mégsem a torony, hanem az úgynevezett riser, ami egy külső védőcső, és a hajótól a tengerfenékig ér, valamint zárt körben keringeti a fúróiszapot. Ez tartja meg a lyuk falát, és ettől lehet egyáltalán kilométeres mélységű, egyenes furatot készíteni a tengerfenék alatt anélkül, hogy víz kerülne bele.
Ez azonban eredetileg egy amerikai kísérlet, amely félbemaradt
Az eredeti ötlet nem a japánoktól származik, ugyanis az amerikai Mohole-projekt 1961 márciusában és áprilisában Mexikó partjainál, 3600 méter mély vízben fúrt, és egy 14 méteres magmintát hozott fel a kéreg legfelső rétegéből. A folytatásra már nem jutott pénz: a programot 1966-ban leállították, a köpenyt pedig azóta sem érte el senki. A Chikyu tervezésekor ezt a régi célt vették elő újra, csak most olyan hajóval, amelyet kifejezetten erre szabtak.
2002 és 2024 között: rekordok és egy cunami
A hajót 2002 januárjában bocsátották vízre. Kilenc évvel később majdnem elveszett: a 2011-es nagy kelet-japáni földrengés utáni cunami Hacsinohe kikötőjében a mólóra lökte, a hajótesten másfél méteres lyuk keletkezett, és az egyik hajtóműve is megsérült. Jokohamában javították meg, és még abban az év júniusában újra munkába állt.
A rekordjai közül a JAMSTEC kettőt emel ki: egy furata a tengerszinttől számítva 7740 méteres mélységig ért le, egy másik pedig 3262 méterre hatolt a tengerfenék alá. 2024. szeptember 21-én aztán egy újabb expedíción 7906 méternyi fúrócsövet engedtek le egyetlen lyukba, ezzel a Chikyu a Guinness-rekordot is megszerezte a legmélyebb tudományos óceáni fúrásért. Ezek a számok még mindig messze vannak a köpenytől. A 3262 méter a szükséges távolság nagyjából fele.
Mi hiányzik még a köpenyhez?
A hajót úgy tervezték, hogy legfeljebb 7500 méterre tudjon fúrni a tengerfenék alá. A gond a vízmélység: a riseres fúrás jelenleg legfeljebb 2500 méter mély vízben működik, a köpenyhez legalkalmasabb helyeken viszont ennél jóval mélyebb az óceán. A Physics Today összefoglalója szerint ezért folyik a fejlesztés, hogy a rendszer 4 kilométernél mélyebb vízben is használható legyen.
Három helyszín került a kutatók listájára a Csendes-óceánon, és mindegyiknek megvan a maga hátránya:
- a Cocos-lemez Közép-Amerika partjai előtt: itt a legsekélyebb a víz és a legvékonyabb a kéreg, de a Moho közelében 250 foknál is melegebb a kőzet, ami a fúróberendezések tűrőképességének határa;
- Kalifornia déli partja előtt, ahol a Mohole is fúrt: hűvösebb, 25-35 millió éves kéreg, de kevés a modern szeizmikus mérés;
- Hawaiitól északra: itt a legidősebb és leghidegebb a kéreg, viszont itt a legmélyebb a víz.
A szárazföldi mélységi rekordot a Kola-félszigeten fúrt 12 kilométeres lyuk tartja, mégsem ért a köpeny közelébe, mert a kontinens alatt sokkal vastagabb a kéreg. Ez a legjobb érv a tengeri útvonal mellett: a tenger alatt feleannyi fúrás is elég lehetne.
A költsége azonban ennek a kutatásnak és fúrásnak nem kicsi. Egy 2013-as szakmai becslés szerint a köpenyig tartó fúrás 480-750 napnyi munkát igényelne, és jóval 500 millió dollár, vagyis mai árfolyamon nagyjából 163 milliárd forint alatt maradhat. Kezdési dátumot a JAMSTEC nem jelölt meg, a hajó addig is földrengéskutató és mélytengeri fúrásokon dolgozik. Ha egyszer sikerül, az lesz az első közvetlenül fúrt kőzetminta abból a rétegből, amely a Föld térfogatának legnagyobb részét adja.
Források: JAMSTEC: Chikyu GYIK, JAMSTEC: Exploring the mantle with Chikyu, Physics Today: Drilling to Earth’s mantle, Wikipedia: Chikyū
