Rahasia Soviet: Mengapa Rusia menggali lubang terdalam di Bumi dan kemudian menutupnya

Saat perlombaan antariksa, AS dan Uni Soviet sibuk menembakkan roket ke angkasa. Pada saat yang sama, di Semenanjung Kola, Rusia, dekat perbatasan Norwegia, para insinyur Soviet melakukan sesuatu yang jauh lebih aneh: melakukan pengeboran lurus ke bawah. Sementara kosmonot mereka mengejar orbit, ahli geologi mereka mengejar pusat bumi, dan berakhir dengan lubang buatan manusia terdalam dalam sejarah, yang kemudian ditutup dengan apa yang tampak seperti penutup lubang logam biasa di halaman yang dipenuhi sampah. Lubang itu adalah Lubang Bor Kola Superdeep. Letaknya yang sangat jauh hingga Gunung Everest dan Gunung Fuji yang bertumpuk akan saling bertumpukan tetap singkatnya, namun, dalam istilah planet, hal itu hampir tidak menyentuh permukaan. Lalu mengapa pihak Rusia menggalinya, apa yang mereka temukan, dan mengapa mereka akhirnya menyerah dan menutupnya?

Perlombaan Perang Dingin, tetapi ditujukan ke daratan

Ide pengeboran jauh ke dalam bumi bukanlah ide khas Uni Soviet. Pada tahun 1958, ilmuwan Amerika meluncurkan Proyek Mohole, sebuah rencana ambisius untuk mengebor dasar laut di Pulau Guadalupe, Meksiko, untuk mencapai mantel bumi. Didukung oleh US Nationwide Science Basis, mereka berhasil menyelam sekitar 601 kaki (183 meter) ke dasar laut sebelum Kongres menarik dana tersebut pada tahun 1966. Uni Soviet mengambil alih kekuasaan pada tahun 1970. Lokasi pengeboran dalam mereka di Kola, di ujung utara Rusia dekat Laut Barents, dimaksudkan untuk menjadi unggulan upaya ilmiah baru: jika Anda tidak bisa pergi ke pusat bumi, setidaknya mendekatlah lebih dekat daripada orang lain. Dr Ulrich Harms, direktur Konsorsium Penyelidikan Bumi Ilmiah Jerman, telah mengunjungi lokasi tersebut, menangani sampel inti dan bahkan menyentuh kepala sumur yang sekarang sudah tidak berfungsi. Tujuannya, katanya, sederhana secara teori dan memiliki cakupan yang luas: “untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan ilmiah utama” tentang bagaimana planet kita terbentuk dan berperilaku, mulai dari gempa bumi dan aktivitas gunung berapi hingga evolusi kerak bumi dan kondisi yang membentuk kehidupan awal.

Seberapa dalam “lubang terdalam di dunia”?

Secara visible, Kola sangat tidak mengesankan. Rig pengeboran dan bangunannya hilang; yang tersisa hanyalah tutup baja kecil berwarna biru-putih yang dipasang pada beton, dikelilingi puing-puing dan karat. Di balik tutup tersebut terdapat kisah sebenarnya: sebuah lubang bor yang lebarnya hanya 9 inci (23 sentimeter) dan turun sekitar 40.230 kaki (12.262 meter) lurus ke bawah, kira-kira 7,6 mil (12,2 kilometer).

Tutupan kecil berwarna biru-putih yang terlihat dikelilingi puing-puing itulah yang menutup Lubang Bor Superdeep Kola, yang kedalamannya mencapai 40.230 kaki (12.262 meter). Wikimedia/(CC BY-SA 4.0)

Sebagai perbandingan:

Lubang Bor Superdeep Kola di Rusia adalah lubang terdalam di dunia. Ini lebih dalam dari Palung Mariana dan lebih dalam dari ketinggian Gunung Everest. Simon Kuestenmacher

Namun, dalam istilah planet, hal itu bukanlah apa-apa. Kerak benua di bawah kaki kita tebalnya sekitar 25 mil (40 kilometer). Di bawahnya terdapat mantel, yang membentang sejauh 1.800 mil (sekitar 2.900 kilometer) ke bawah. Kemudian muncul inti luar, yang tebalnya sekitar 1.400 mil (2.250 kilometer), sebelum akhirnya mencapai inti dalam, sebuah bola padat yang sebagian besar terbuat dari besi dengan radius sekitar 758 mil (1.220 kilometer). Kola, dengan segala kehebatan tekniknya, hanya menembus sekitar sepertiga kerak bumi, dan kira-kira 0,2 persen perjalanan menuju pusat bumi.

Meskipun melakukan pengeboran hingga kedalaman lebih dari 40.000 kaki (12.192 meter), para peneliti nyaris tidak menggores permukaan kerak bumi.CRStocker/Shutterstock

Pengeboran dimulai pada 24 Mei 1970. Pada tahun 1979, Soviet telah memecahkan rekor kedalaman dunia sekitar 9,5 kilometer. Pada tahun 1989, ketinggiannya mencapai maksimum: 12.262 meter. Mereka tidak pernah masuk lebih dalam.

Mengapa mengebor sedalam itu?

Kebanyakan lubang yang sangat dalam tercipta demi uang: tembaga, berlian, minyak, fuel. Tambang Bingham Canyon di Utah adalah lubang tembaga sedalam tiga perempat mil; “Lubang Besar” Kimberley di Afrika Selatan adalah salah satu penggalian berlian terbesar yang digali dengan tangan di Bumi. Sebaliknya, Kola adalah ilmu pengetahuan murni. Proyek seperti ini membantu peneliti:

Seperti yang dikatakan oleh Harms, memiliki lubang bor di zona aktif atau sebelumnya aktif memungkinkan para ilmuwan memantau “permulaan dan penyebaran gempa bumi terkecil sekalipun sebagai respons terhadap tekanan dan ketegangan” pada batuan asli, pada kedalaman sebenarnya, sesuatu yang hanya dapat diperkirakan oleh eksperimen laboratorium dan mannequin komputer. Inti Kola juga menawarkan arsip unik: sampel batuan kontinu dari lapisan kerak bumi yang semakin dalam, masing-masing membawa petunjuk tentang tekanan, suhu, cairan, dan kondisi masa lalu.

Mengapa Soviet harus berhenti

Jika kita dapat melemparkan pesawat luar angkasa sejauh miliaran mil ke ruang antarbintang, Voyager 1 telah menempuh jarak lebih dari 14 miliar mil sejak tahun 1977 — mengapa Kola berhenti pada jarak hanya 12,6 mil? Karena menggali ke bawah ternyata jauh lebih sulit daripada terbang ke atas. Pada awalnya, batu itu bekerja sama. Bor itu mengunyah granit dangkal dengan relatif mudah. Namun sekitar 4,3 mil (6,9 kilometer), segalanya berubah. Batuan tersebut menjadi lebih padat, lebih retak, dan tidak stabil secara mekanis. Mata bor pecah. Bagian runtuh. Para insinyur harus memulai kembali dari tempat yang lebih tinggi dan menyesuaikan lintasan beberapa kali, menghasilkan pola percabangan yang kemudian disamakan oleh para ahli geologi dengan pohon Natal. Masalah yang lebih dalam sebenarnya adalah panas. Peningkatan suhu dan gradien panas bumi sesuai dengan prediksi hingga turun menjadi sekitar 10.000 kaki (3.048 meter). Lebih dari itu, angkanya meningkat jauh lebih cepat dari perkiraan. Pada jarak sekitar 12 kilometer, suhu tidak sesuai perkiraan yaitu 100°C (212°F); suhunya mendekati 180°C (356°F). Pada saat yang sama, batu tersebut tidak berperilaku seperti balok yang kaku dan kering. Di bawah sekitar 4.500 meter, kerak bumi terbukti jauh lebih berpori dan permeabel dari yang diperkirakan. Di bawah panas dan tekanan yang hebat, ia mulai tidak lagi terlihat seperti batu rapuh dan lebih seperti plastik yang perlahan berubah bentuk. Hal ini merupakan mimpi buruk bagi stabilitas lubang bor dan untuk rangkaian bor apa pun yang dirancang untuk kondisi yang lebih dingin dan lebih kooperatif. Peralatannya tidak dibuat untuk mengatasinya. Uni Soviet terus melakukan upaya tersebut hingga awal tahun 1990-an, namun kombinasi suhu ekstrem, kondisi batuan yang tidak stabil, dan runtuhnya Uni Soviet akhirnya menghentikan program tersebut. Pada tahun 1992, pengeboran dihentikan untuk selamanya. Pada tahun 2005, lokasi tersebut ditutup dan lubang ditutup di bawah tutup baja yang berat dan dibaut. Lubang ilmiah dalam lainnya, di Jerman, Austria, Swedia dan tempat lain, telah dibor, beberapa diantaranya lebih lama karena menyimpang dari posisi vertikal, namun tidak lebih dalam.

Apa sebenarnya yang mereka temukan di bawah sana?

Meskipun tidak pernah mencapai puncaknya, Kola menulis ulang sebagian dari buku teks geologi. 1. Hilangnya batas granit-basal Studi seismik menunjukkan adanya transisi di dalam kerak bumi, yang disebut diskontinuitas Conrad, di mana granit bagian atas digantikan oleh basal yang lebih padat. Para pengebor memperkirakan hal ini akan terjadi pada bagian inti. Mereka tidak melakukannya. Batuan tersebut sebagian besar tetap seperti granit, jauh lebih dalam dari perkiraan mannequin, sehingga memaksa para ahli geologi untuk memikirkan kembali bagaimana mereka menafsirkan pantulan seismik dan apa yang sebenarnya diwakili oleh batas tersebut.

(Searah jarum jam dari kiri) Pekerja di ruang bor; sepotong inti yang diekstraksi dari sumur Kola; sepotong batuan metabasal dari kedalaman 6.238,25 meter (20.465 kaki) di dalam kerak bumi. Pechenga

2. Air di tempat yang “seharusnya” tidak ada air Para peneliti juga menemukan air cair dalam retakan asin berisi cairan bermil-mil di bawah permukaan, jauh lebih dalam dari yang diperkirakan secara konvensional. Seperti yang dicatat oleh Harms, retakan terbuka, asin, dan berisi air menunjukkan bahwa kerak bumi yang dalam bukanlah sebuah blok padat yang tertutup rapat, melainkan sebuah jaringan jalur di mana cairan masih bisa bergerak. Penjelasan yang mungkin adalah air keluar dari mineral di bawah tekanan yang sangat besar dan terperangkap dalam retakan tersebut. 3. Fosil mikroskopis purba Sekitar 7 kilometer (4,4 mil) ke bawah, para ilmuwan menemukan fosil mikroskopis organisme laut bersel tunggal yang terbungkus senyawa organik. Usianya sekitar 2 miliar tahun, namun masih dapat dikenali meskipun terdapat tekanan yang sangat besar dan suhu yang tinggi. Penemuan ini mendorong bukti materials biologis masuk lebih dalam ke dalam kerak bumi daripada yang diperkirakan banyak orang dan menambah poin information yang mengejutkan dalam perdebatan tentang bagaimana dan di mana kehidupan awal bertahan. Jika Kola tidak pernah menyentuh mantel, hal ini tetap menunjukkan bahwa kerak bumi lebih panas, lebih kompleks, lebih basah, dan lebih memiliki tingkat biologis dibandingkan mannequin awal yang diperkirakan.

Bisakah kita menggali lebih dalam, dan adakah yang akan mencobanya?

Pada prinsipnya, ya. Harms mengatakan pengeboran lebih dari 12 kilometer bergantung pada dua kendala besar: suhu, dan stabilitas lubang bor di bawah tekanan, regangan, serta kimia dan berat cairan pengeboran. Peralatan di masa depan harus mampu bertahan pada suhu yang mendekati 250°C (500°F) dan mengatasi perilaku batuan yang lebih mirip plastik yang mengalir perlahan dibandingkan batu yang bersih dan bebas retak. Goal impian sebenarnya adalah mantel itu sendiri, yang dimulai sekitar 25 mil (40 kilometer) di bawah benua dan lebih dangkal di bawah kerak samudera. Mencapai titik tersebut pada akhirnya akan memberikan para ilmuwan sampel “in situ” dari batas yang dikenal sebagai diskontinuitas Moho, zona tempat bertemunya kerak dan mantel, kenaikan magma, migrasi cairan, dan bagian-bagian penting dari evolusi jangka panjang Bumi yang masih kurang dipahami. Kita belum sampai di sana, namun ceritanya belum berhenti. Pada tahun 2021, para peneliti Jepang yang tergabung dalam Worldwide Ocean Discovery Program mengebor lubang laut terdalam di kerak bumi hingga saat ini, mencapai sekitar 26.322 kaki (8.022 meter) di bawah dasar laut, masih di bawah rekor Kola, namun merupakan bagian dari upaya yang panjang dan lambat untuk mengubah tebakan tentang inside bumi menjadi information yang pasti. Adapun Kola Superdeep Borehole, masih tersegel di bawah penutup logam biasa di Kutub Utara, peninggalan Perang Dingin, tonggak sejarah ilmiah, dan pengingat bahwa untuk semua roket dan satelit kita, tanah di bawah kaki kita masih, dalam banyak hal, belum dijelajahi.