Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

Nyt superbor løser klodens dybeste gåder

I 1970 begyndte et bor at gnave sig ned i en kold afkrog af Sovjetunionen. Men selvom boringen slog verdensrekord, var Kola Superdeep kun en delvis succes, fordi Jorden stædigt holdt fast i sine hemmeligheder. Det skal en helt ny boreteknik nu ændre på.

claus lunau

Med et infernalsk hvin rammer fire roterende borehoveder den hårde og æoner gamle klippe på den russiske Kolahalvø.

Forskere, ingeniører og borebisser slår ring om udstyret og iagttager, hvordan de første meter af hullet åbner sig. Det er en stolt dag for Sovjetunionen.

Da russerne påbegynder Kola Superdeep Borehole den 24. maj 1970, er målet at nå 15 kilometer ned i undergrunden. Det vil slå den tidligere amerikanske dybde­rekord med godt 5,5 kilometer. Tallet 15.000 bliver endda opsat i mandshøje bogstaver uden på bygningen, der huser boretårnet.

Alle forventer udfordringer undervejs, da teknologien bliver presset til det yderste. Alligevel må russerne over de kommende årtier indse, at Jorden er endnu mere uvillig til at afgive sine dybe hemmeligheder, end nogen havde drømt om.

Klodens dybder er ukendt land

Officielt var russerne på jagt efter en dybere forståelse af kloden og af de ressourcer, som undergrunden tilbyder. Men politik udgjorde en central del af beslutningen om Kola Superdeep, som boringen kaldtes i daglig tale.

Året før – i 1969 – havde Sovjet tabt det vigtigste slag i rumkapløbet, og måske i hele den kolde krig, da amerikanske Neil Armstrong fik fodfæste på Månen.

Men med Kola Superdeep øjnede russerne i stedet succes i et nedadrettet kapløb mod Jordens indre. Den ultimative mållinje i det omvendte rumkapløb var grænsen “Moho” mellem Jordens hårde skorpe og den underliggende bløde kappe, som udgør 45 pct. af vejen til Jordens centrum.

Boring finder saltvand og liv dybt i skorpen

Kola Superdeep Borehole rækker 12.262 m ned i Jorden. Selvom det blot er 1/500 af vejen til planetens centrum, gjorde forskerne vigtige opdagelser i det 23 cm brede borehul.

Claus Lunau

6700 meter

Boringen møder vel­bevarede mikrofossiler med organiske hinder. Det er stadig uvist, om de stammer fra den 2 mia. år gamle sten eller forurening fra boret.

Claus Lunau

9000 meter

Til forskernes overraskelse støder de på sprækker med saltholdigt grundvand. Analyser viser, at vandet indeholder store mængder opløst guld.

Claus Lunau

12.262 meter

Da boringen når sin maks.-dyb­de i 1992, er temperaturen over 180 °C, bl.a. pga. radioaktivitet. Klippen er så sej, at boret konstant sætter sig fast, og de russiske borebisser giver op.

Claus Lunau

I 1961 forsøgte amerikanerne at afgøre det dybe kapløb i Stillehavet ud for Mexico med boreskibet CUSS 1. De valgte at bore ned i havbunden, fordi Jordens skorpe er meget tyndere under oceanerne end under kontinenterne – nogle steder blot 5 km – og Moho dermed var langt nemmere at nå. Troede de.

Vanddybden var 3800 m, og CUSS 1 gyngede og drev ud af position.

Efter fire fejlslagne forsøg var den dybeste boring blot 183 m, og det stod klart, at amerikanerne ikke magtede teknikken.

Belært af konkurrenternes fejl besluttede russerne at bore på land, da de i 1970 gik i gang. Valget faldt på Kolahalvøen og det massive, 45 km tykke fennoskandiske skjold, der udgør grundfjeldet i Norge, Sverige, Finland og det nordvestlige hjørne af Rusland.

Kola leverer russisk succes

Borebisserne har været lette at opdrive. Her højt mod nord nær grænsen til Norge trives minedriften, og uden besvær har forskerne bag Kola Superdeep samlet et hold af professionelle arbejdsmænd til Sovjets nye prestigeprojekt.

Og de producerer hurtigt succeser.

Russerne kom, borede … og opgav

Allerede 1,6 km nede støder boret på kobber- og nikkelmalm i så høje koncentrationer, at den kan udvindes. Dermed er et af de officielle mål for projektet nået. Men boringen leverer meget mere end et løfte om råstoffer til den sovjetiske industri.

Meter for meter, dag for dag når Kola Superdeep dybere ned i klippen.

Borestang på borestang monteres, og forskerne samler, analyserer og pakker de stumper af klippen, som kommer op med boremudderet – de såkaldte cavings.

Boringer er geologiens hjørnesten

Selvom boringer langtfra er den eneste metode til at afsløre klodens dybe hemmeligheder, så er de centrale. Boringer leverer nemlig helt nødvendige holdepunkter, som de øvrige metoder kan hænges op på.

En af de teknikker, geologerne ofte benytter, er seismik. Her måler forskerne rejsetiderne for rystelser fra enten kontrollerede eksplosioner eller jordskælv.

Nogle lag er gode reflektorer og sender rystelserne hurtigt og effektivt tilbage som bølger i klippen, mens andre er dårlige og lader de fleste bølger passere.

Ved at samle de mange data på rejsetiderne for bølgerne kan forskerne tegne kort over undergrunden, som fx viser markante overgange mellem forskellige geologiske lag.

© CLAUS LUNAU

Rystelser sladrer om kappen

Når geologerne kigger dybt ind i Jorden, er seismisk tomografi deres øjne. Teknikken bygger på måling af rejsetider for rystelser, fx jordskælvsbølger. Når seismiske data fra flere målestationer sættes sammen,kan forskerne konstruere et 3D-kort over kappen.

  • Dybt jordskælv udsender rystelser

    For at kigge helt ned i kappen er kun jordskælv kraftige nok til at give et signal. Jordskælv udsender rystelselsesbølger.

  • Klippemateriale reflekterer bølger

    Rystelsesbølgerne udbreder sig. Når bølgerne passerer grænsen mellem to typer materialer, ændrer de hastighed og retning.

  • Bølger samles til 3D-billede

    Rystelserne rammer målestationer på forskellige tidspunkter. Ved at se på rejsetiderne kan forskerne opbygge et 3D-billede af undergrunden.

I mange seismiske profiler fra kontinentalskorpen ser geologerne en markant reflektor nogle km nede kaldet Conrad-diskontinuiteten. Den markerer overgangen mellem den øvre og den nedre skorpe. På Kolahalvøen ligger Conrad-diskontinuiteten i en dybde af ca. 7 km.

Tidligere blev grænsen tolket som et skift fra let granit til den tungere vulkanske bjergart basalt, men Kola Superdeep viste, at det forholder sig noget anderledes.

Sonder sænkes ned i borehullet

De sovjetiske geologer følger boringen tæt, men må pænt holde sig på afstand indtil den årlige, månedlange pause i arbejdet.

Borebisserne løfter boreudstyret væk, og borehullet spules rent. Nu er det endelig forskernes tur. Pakker med udstyr bliver firet ned i kilometerlange kabler og måler temperatur, strålingsniveau, elektrisk ledningsevne og afgasning fra klippen.

Hver centimeter af den kilometerdybe brønd kortlægges i detaljer. Forskerne opdager i 1972, at prøver fra ca. tre kilometer nede svarer præcis til kemien i de prøver, som sovjetiske månesonder har bragt med tilbage til Jorden i begyndelsen af 1970’erne.

Det avancerede laboratorium knyttet til Kola Superdeep står for at analysere måne­stenene, og ligheden med de jordiske prøver er slående. Tilsammen understøtter de den fremherskende teori om Månens dannelse, hvor en meget ung Jord blev ramt af et andet himmellegeme, og dele af den tidlige jord­skorpe blev slynget ud i rummet og skabte Månen.

I 1975 er boret langt om længe nået ned til Conrad-diskontinuiteten, og for første gang skal den udbredte teori om et skift fra granit til vulkansk basalt testes. Men der er ingen basalt i det tykke boremudder, som hele tiden pumpes ned og stiger op igen med stumper af klippen.

I stedet kigger forskerne med undren på en anderledes granit, som er omdannet på grund af tryk og temperatur. De indser, at deres opdagelse vil revolutionere forståelsen af, hvordan kontinenterne er dannet.

Fund beviser kontinentaldrift

I midten af 1970'erne var forskerne overbeviste om, at den nedre del af kontinentalskorpen blev udgjort af et tykt tæppe af basalt. Fra tid til anden smeltede basalten delvist og blev omdannet til granitisk magma, der bagefter steg op og udgjorde den øvre del af kontinentalskorpen.

Men Kola-boringen afslørede, at den nedre del af skorpen ikke konsekvent indeholder basalt.

Derfor må kontinentalskorpen være dannet på en mere kompliceret måde, der involverer pladetektoniske bevægelser eller i daglig tale: kontinentaldrift.

Klistret grød fylder planeten

Jordens tykkeste lag rummer 2/3 af volumen. Kappen er plastisk og flyder under højt tryk. Det eneste kappemateriale, forskerne har undersøgt, er peridotit, som er bragt op af vulkaner.

Claus lunau & Jonny Wu et al., AGU Publications

Hård skorpe ryster kappen

90 pct. af de dybeste jordskælv udspringer i kappen mellem Fiji og Australien. I 2019 opdagede forskerne, at området rummer gammel jordskorpe, som strander i 600 km’s dybde.

Claus lunau & Jonny Wu et al., AGU Publications

Her støder pladerne sammen, knækker og bevæger sig sidelæns. På overfladen ses Asien og det lyserøde område viser den strandede jordskorpe.

Claus lunau & Jonny Wu et al., AGU Publications

Jern fra kernen tynger magma ned

Normalt stiger magma opad, da den har lavere massefylde end omgivelserne, men ikke i den nedre kappe. Tyske forskere udsatte i 2019 kappe­mineraler for røntgenlaser og påviste, at magma i ca. 2800 km’s dybde bliver beriget med tunge grundstoffer fra Jordens kerne.

Claus lunau & Jonny Wu et al., AGU Publications

På baggrund af resultaterne fra Kola Superdeep mener forskerne i dag, at kontinentalskorpe først og fremmest dannes over såkaldte subduktionszoner, hvor oceanskorpe synker ned og forsvinder i Jordens kappe.

Den nedsynkende plade trækker sedimenter og vand med ned i dybet, hvor de ændrer kemien og sænker smeltepunktet.

Resultatet er bobler af let magma, som stiger op, danner vulkaner og til sidst resulterer i en såkaldt øbue af kontinentalskorpe, fx Japan.

Over millioner og milliarder af år bliver øbuerne banket sammen, indtil de til sidst udgør store kontinenter.

Kola-forskere tror ikke deres egne øjne

Allermest forbløffede bliver de russiske geologer dog, da de undersøger prøverne hentet op fra godt 6,4 kilometers dybde.

Velbevaret i små kugler af kulstof ligger noget, der ved første øjekast ligner plankton.

Nærmere undersøgelser viser, at der er tale om over 20 forskellige arter af mikrofossiler. Men idéen er absurd for forskerne, som mener, at prøverne må være forurenet med materiale fra overfladen.

Det er den logiske forklaring, for trykket og temperaturen burde øjeblikkeligt destruere organisk materiale.

Ingen følger derfor op på fundet, hvis betydning først står klart mange år senere.

Skorpen myldrer med liv

Senere undersøgelser – blandt andet Deep Carbon Observatory, der frem til 2018 analyserede kulstofs rolle i jorden – har vist, at undergrunden har et unikt og righoldigt liv.

Et af de mest epokegørende fund kom i 2010, hvor en gruppe forskere under ledelse af Steven D’Hondt fra The University of Rhode Island fandt organismer i sedimentet dybt under det sydlige Stillehav.

Mikroorganismerne var omkring 100 millioner år gamle, men stadig levende.

Deres livsprocesser var bare bremset ned til så lavt et tempo, at kun omhyggelige analyser afslørede, at de fortsat var i gang.

Beregninger viser, at de dybe biosfære rummer 70 procent af alt mikroskopisk liv på Jorden.

Siden har forskerne fundet liv i stort set alle dybe prøver af jorden og er begyndt at tale om et “undergrundens Galápagos”.

Beregninger fra Deep Carbon Observatory viser, at den dybe biosfære er dobbelt så stor som alle Jordens oceaner tilsammen og indeholder omkring 70 procent af alt mikroskopisk liv på Jorden.

Hvor dybt ned i skorpen den underjordiske biosfære går, er endnu uvist, men organismer er fundet helt ned i 4,8 kilometers dybde. Nogle bakterier kan klare temperaturer på 132 grader, før de dør, og da temperaturen ned gennem skorpen kun stiger 15-25 grader pr. kilometer, er liv helt ned i otte kilometers dybde teoretisk muligt.

Jo mere videnskaben undersøger biologien under vores fødder, jo mere ser det ud til at ændre alt, hvad vi tror, vi ved om livet.

Nogle forskere går så vidt som til at foreslå, at livet måske startede dernede – og først derefter indtog havet, landjorden og luftrummet.

Nyt udstyr uddyber boringen

Kola-borebisserne arbejder ufortrødent videre og udfører de første 7263 m med traditionelt olieboreudstyr.

Imens arbejder ingeniørerne og forskere sammen med firmaet Uralmash om at udvikle særligt grej, som kan bore mindst 15 km ned i undergrunden. Det nye system, Uralmash-15000, er superavanceret for sin tid og anvender flere banebrydende nyskabelser i boreverdenen.

Russerne benytter som de første borestænger af aluminium. Metallet er ca. 50 pct. lettere end stål og forhindrer, at den kilometerlange borestreng knækker under sin egen vægt.

Samtidig bliver en stor del af arbejdet med at hægte hver ny af de 40 m lange borestænger på borestrengen automatiseret. Systemet fungerer begge veje og hjælper også med at trække boret op igen. Nogle lag af klippen er så hårde, at et borehoved blot overlever 20 meters boring, før det er slidt ned og skal skiftes.

For at overføre rotationskraft til enden af den kilometerlange streng har russerne monteret propelblade på borestængerne de sidste 46 meter inden borehovedet. Når det såkaldte boremudder bliver pumpet ned fra jordoverfladen, bliver trykket oppefra overført til propellerne og derfra til borestængerne som rotation.

Systemet er simpelt og minder om en omvendt skibsskrue. I praksis fungerer hvert propelblad på den nedre borestreng som en lille lokal motor til boringen.

Jo længere ned boret kommer, jo langsommere går det – selv med det nye og avancerede udstyr. Den 6. juni 1979 når boret 9583 m. Det er dybden af klodens hidtil dybeste boring, Bertha Rogers-hullet i Washita County, Oklahoma, og dermed en vigtig grænse for russerne.

Islændinge borer i magma

Kola Superdeep var altså allerede klodens dybeste hul i 1979. Men selvom temperaturen steg med dybden og nåede tæt på 200 °C, er boringen langtfra den varmeste. På Island er flere boringer nemlig endt i flydende magma.

Første gang var i 2009, hvor søgning efter varmt vand ved et uheld endte i et magmakammer. Episoden førte dog ikke – som frygtet – til en menneskeskabt vulkan, da den smeltede klippemasse kun nåede få meter op i borehullet, inden den størknede og lukkede sig selv.

Islandske borebisser brugte ca. seks måneder på at bore fem kilometer ned til et magmakammer.

Den udeblevne katastrofe gjorde borebisserne mere vovemodige. Siden uheldet i 2009 har de med fuldt overlæg boret meget tæt på magma for at forstå de geofysiske fænomener i overgangen mellem fast og flydende materiale

Andre eksperimenter har rettet sig mod det såkaldte superkritiske vand, som opstår i Jorden, når temperaturen og trykket bliver højt nok.

Herved ændres vandets egenskaber radikalt. Selvom vandet stadig opfører sig som en væske, befinder det sig i en fase midt imellem gas og væske og kan gennemtrænge faste stoffer som en gas.

Samtidig indeholder vandet enorme mængder energi, som gør det særlig eftertragtet i geotermiske projekter, hvor varmen fra Jordens indre udnyttes som grøn energi.

Fejring ødelægger borehullet

Da Kola Superdeep i 1983 passerer 12.000 meter, bliver borebisserne bedt om at holde en pause. Milepælen skal fejres.

Efter at den havde kæmpet sig over 12 kilometer ned i jordskorpen, satte sej, klistret klippe en stopper for Kola-boringen.

© ALAMY

På skift og i grupper ankommer repræsentanter for de over 150 forskningsinstitutioner og virksomheder, som har en aktie i projektet. Politikere, bl.a. ministeren for geologi og råstoffer, kommer hele vejen fra Moskva, og før festlighederne er overstået, er der gået et helt år.

Endelig – den 27. september 1984 – starter borebisserne op igen. Men en boring tilgiver ikke så lang en pause. Klippen er dynamisk og nærmest levende. Hullet har udvidet sig nogle steder, mens det i andre sektioner har trukket sig sammen, så borehovedet kører fast.

Boret har siddet fast før, og normalt har ingeniørerne held med deres redningsplaner. Men denne gang rammer katastrofen. En svag kobling mellem to borestænger knækker i syv kilometers dybde.

I hullet sidder nu 5 km borestreng og et borehoved, som blokerer for den videre færd nedad. Konsekvenserne er uoverskuelige.

Mikrobølger skal overgå Kola-boringen

Siden Kola Superdeep blev boret, er forskerne ikke kommet en eneste centimeter dybere i jordskorpen. Men det skal spritny teknologi ændre på.

I stedet for at slide klippen i stykker med roterende kæber på et borehoved skal en mikrobølgegenerator fordampe stenmassen ved en temperatur på over 3000 grader.

Trillingesatellitter smugkigger i kernen

Den såkaldte Swarm-konstellation af tre magnetfeltmålende satellitter er blandt forskernes vigtigste værktøjer til at forstå Jordens kerne.

Den såkaldte gyrotron producerer ekstreme energier i form af en højfrekvent stråle af mikrobølger.

Teknologien ligner den, som energiforskere anvender i forsøg med fusionsenergi, hvor gasser ændres til plasma, og sikrer en temperatur, som er så høj, at brintkerner smelter sammen til helium.

Mikrobølgeteknikken har flere fordele, men også nogle udfordringer – særligt i forhold til videnskabelige boringer. Blandt fordelene er, at udstyret ikke bliver slidt og skal skiftes, ligesom der heller ikke er nogen øvre grænse for den temperatur, systemet kan operere ved.

Samtidig bliver væggene i borehullet automatisk forseglet med en hård og holdbar kappe af smeltet stenmasse, der størkner til glas. Det er en stor fordel i forhold til traditionelle boringer, hvor borehullet afstives med et metalrør, en såkaldt casing, der både er dyr og tidskrævende.

Ekstremt tryk hersker inderst inde

Jordens ydre og indre kerne af jern og nikkel skaber klodens livsvigtige magnetfelt. Den ydre kerne er 4000 °C og flydende, mens den indre kerne er 5000 °C og fast pga. det enorme tryk.

Men for forskere, som ønsker at måle fx kemien i indstrømmende vand eller afgasning fra klippen, er den naturlige glasforsegling imidlertid et problem.

At brænde sig vej gennem undergrunden betyder også, at der ikke længere kommer cavings – stumper af sten – med op, som forskerne kan undersøge. Men nyudviklede instrumenter kan potentielt analysere gassen, der opstår fra fordampningen, og på den måde sladre om den kemiske sammensætning af de lag, boringen passerer.

Drømmen er, at de nye boringer kan bidrage til den grønne omstilling.

Hvis det bliver muligt at bore hvor som helst til en brøkdel af den nuværende pris, kan energiselskaber på kort tid skifte kul i et kulfyret kraftværk ud med energi fra undergrunden. Med en dyb boring tæt ved værket kan dampen til turbinerne nemlig komme fra undergrunden i stedet for fra afbrænding af kul, og dermed kan dele af kraftværket genbruges og med ét gøres klimaneutralt.

Hullet kollapser sammen med Sovjet

I syv desperate måneder forsøger holdet bag Kola Superdeep at gribe fat i toppen af den knækkede borestreng og vriste den fri, men uden held.

Til sidst dropper de den gamle boring og tyr til plan B. De erfarne borebisser får startet en sidegren på det oprindelige hul lige over den knækkede borestang, men de er slået mere end 5 km tilbage mod start.

Først tidligt i 1989, efter mere end fire spildte år, passerer borehovedet 12.000 m – denne gang uden festligheder. Målet er at nå ned i 13.500 m allerede samme år og de magiske 15.000 m i slutningen af 1990.

Kola-borehullet er blevet en turistattraktion

Så langt når borebisserne imidlertid aldrig. Da boringen når 12.262 meter, rammer uheld efter uheld, og til sidst står det klart, at teknologien har nået sin grænse ved en temperatur på op mod 200 grader og et tryk 1000 gange højere end ved Jordens overflade.

Efter tre års stilstand bliver Kola Superdeep i 1992 opgivet i månederne efter Sovjetunionens kollaps.

Læs også:

Vulkaner

Sådan opstår vulkanøer som Galápagos

4 minutter
Bor Jordbær
Det Periodiske system

Det periodiske system: Bor

2 minutter
Santa Claus and reindeers
Myter

Hvor bor julemanden?

1 minut

Log ind

Ugyldig e-mailadresse
Adgangskode er påkrævet
Vis Skjul

Allerede abonnement? Har du allerede et abonnement på magasinet? Klik hér

Ny bruger? Få adgang nu!

Nulstil adgangskode

Indtast din email-adresse for at modtage en email med anvisninger til, hvordan du nulstiller din adgangskode.
Ugyldig e-mailadresse

Tjek din email

Vi har sendt en email til med instruktioner om, hvordan du nulstiller din adgangskode. Hvis du ikke modtager emailen, bør du tjekke dit spamfilter.

Angiv ny adgangskode.

Du skal nu angive din nye adgangskode. Adgangskoden skal være på minimum 6 tegn. Når du har oprettet din adgangskode, vil du blive bedt om at logge ind.

Adgangskode er påkrævet
Vis Skjul