Perché trivellare a tale profondità?

Dal corrispondente di Svegliatevi! in Germania

LO SAPEVATE che a soli nove chilometri da casa vostra la temperatura raggiunge i 300°C? Ma non preoccupatevi: tutto questo accade molto al di sotto di voi, a 9.000 metri di profondità! E per evitare che i vostri piedi si brucino siete schermati da uno scudo protettivo: la crosta terrestre.

Questa crosta è l’oggetto degli studi del Progetto Continentale di Trivellazione Profonda, la cui sede si trova vicino a Windischeschenbach, una località tedesca non lontana dal confine con la Repubblica Ceca. Lo scopo di questo progetto era di scavare un pozzo profondo oltre 10 chilometri per studiare questo scudo protettivo. Come vedremo, però, la trivellazione ha dovuto interrompersi a 9 chilometri di profondità a causa del calore. Ma perché tanti sforzi per scavare un pozzo così profondo?

Le trivellazioni profonde non sono una novità. Si dice che nel 600 a.E.V. i cinesi abbiano scavato fino a una profondità di 500 metri in cerca di acqua salmastra. Dopo la rivoluzione industriale, la grande richiesta di materie prime in Occidente ha fatto progredire rapidamente la tecnologia di scavo. Negli ultimi tempi, però, lo scopo delle trivellazioni è stato più importante degli interessi commerciali: sono in gioco vite umane. In che senso? E di che aiuto può essere trivellare la crosta terrestre?

Perché le trivellazioni profonde sono importanti?

In primo luogo, alcune risorse minerarie della terra vengono consumate talmente in fretta che rischiano di esaurirsi. Questi stessi minerali si possono trovare a profondità maggiori nella terra, magari ancora in fase di sviluppo? Ecco una domanda a cui le trivellazioni profonde possono rispondere.

Secondariamente, man mano che la popolazione mondiale aumenta i terremoti fanno sempre più vittime. Circa metà degli abitanti del mondo vive in aree sismiche. Questo include gli abitanti di oltre un terzo delle più grandi metropoli della terra. Cosa c’entrano i terremoti con le trivellazioni? “Lo studio della litosfera [lo strato esterno della terra] dovrebbe consentire previsioni più accurate”, riferisce l’opuscolo Das Loch (Il foro). Sì, l’uomo ha tutte le ragioni per cercare di svelare i segreti della terra.

Ma le trivellazioni profonde costano. Il progetto tedesco è costato 528 milioni di marchi tedeschi. Non esistono altri metodi per scoprire i segreti del nostro pianeta? Sì e no. Gli scienziati deducono molte cose circa la composizione della terra usando strumenti situati in superficie, ma il solo modo per verificare le loro deduzioni ed esaminare rocce che fino ad ora sono rimaste in condizioni estreme di pressione e temperatura è quello di scavare a profondità enormi. Si può dire che con le trivellazioni profonde si può davvero . . . andare a fondo sull’argomento.

Questo per quanto riguarda le trivellazioni in generale. Ora, perché non visitiamo il centro di Windischeschenbach? Vi spaventa la terminologia scientifica? Niente paura. La guida, un geologo, ha promesso di usare solo termini semplici.

Una straordinaria torre di trivellazione

Rimaniamo sorpresi vedendo ergersi, sopra il pozzo, la torre di trivellazione, alta come un edificio di 20 piani. La torre è uno degli aspetti del progetto che affascinano anche chi è profano. E non è finita.

Prendete, ad esempio, l’ubicazione. Gli scienziati non hanno scelto di trivellare in un luogo qualsiasi. Il quotidiano Die Zeit ha scritto a questo proposito: “Se si vuole scoprire come avvengono i terremoti bisogna concentrarsi sulle località in cui le zolle [sotterranee] si scontrano o si allontanano”. Windischeschenbach è una di queste località, trovandosi esattamente sopra il margine di due zolle continentali, due porzioni di crosta terrestre che lentamente si spostano.

Si pensa che in passato queste due zolle si siano scontrate con tale violenza da far risalire parti della crosta inferiore verso la superficie, alla portata della moderna tecnologia. Trivellando attraverso diverse formazioni rocciose si ottiene quello che la nostra guida chiama una specie di “spiedino” geologico. Quanto è profondo il pozzo?

Il 12 ottobre 1994 un’insegna luminosa lampeggiante sulla palazzina informazioni annunciò la massima profondità raggiunta: “9.101 metri”. A quanto corrisponde una simile profondità? Ebbene, se ci fosse un ascensore in grado di portarci sino in fondo, la discesa richiederebbe quasi un’ora e mezza. Tuttavia sarebbe un viaggio indimenticabile. Come mai? Perché scendendo sentiremmo salire la temperatura di 25-30 gradi centigradi ogni mille metri. All’attuale profondità, perciò, la temperatura sarebbe rovente: 300°C. Come siamo contenti che la nostra visita non include un’escursione sino al fondo del pozzo! Ma la questione della temperatura ci porta a considerare un altro aspetto interessante di questo progetto.

A 9.000 metri circa si supera la soglia critica dei 300°C. Perché critica? Perché quando le rocce sono sottoposte a simili temperature e pressioni non sono più rigide ma diventano elastiche. Questa transizione non è mai stata osservata in un ambiente naturale.

È anche degno di nota il sistema che pilota la trivella. Per avere un’idea dell’operazione, immaginate di tenere in mano l’estremità di un’asta lunga circa 100 metri e del diametro di due millimetri, come un grosso ago da cucire. Ora immaginate di cercare di pilotare una minitrivella posta all’altra estremità dell’asta. Ben presto vi ritrovereste con un foro storto, con l’attrezzatura spezzata, o con entrambe le cose.

Sono stati messi a punto sistemi di controllo per mantenere il foro verticale correggendo automaticamente il percorso della trivella. Questi sistemi di controllo sono stati così efficienti che a più di 6.000 metri di profondità il pozzo devia di soli 8 metri dalla perpendicolare. Un risultato non indifferente, al punto che la nostra guida ci dice che questo è “presumibilmente il foro più dritto del mondo”!

“Su e giù” per cambiare lo scalpello

Il motore che aziona la trivella è situato nel pozzo, non in superficie. Di conseguenza, in fase di trivellazione non ruota tutta la colonna di aste. Nondimeno, trivellare a queste profondità è faticoso. Facendosi strada alla velocità di uno o due metri all’ora, ogni scalpello scava una cinquantina di metri di roccia prima di dover essere sostituito. Quando la guida ci porta più vicino alla torre di trivellazione, osserviamo che la colonna di aste viene estratta dal foro proprio per questo scopo: sostituire lo scalpello.

Enormi “mani” robotizzate afferrano e staccano ogni asta, lunga 40 metri. Il sistema per la gestione delle aste è un altro aspetto affascinante del progetto. È stato ideato apposta per accelerare il noioso processo di estrazione e reinserimento della colonna di aste, ovvero il “su e giù”, nel gergo degli addetti ai lavori. Non ci sono scorciatoie. Un tizio con l’elmetto giallo ci spiega sorridendo: “Per cambiare lo scalpello dobbiamo tirar fuori tutto!”

Cosa si può imparare dai campioni di roccia?

Visitiamo il laboratorio e con grande sorpresa notiamo file e file di scaffali pieni di campioni di roccia. Come vengono estratti questi campioni? In due modi diversi.

Uno è il cosiddetto carotaggio, sistema con il quale si estraggono campioni di roccia a forma cilindrica. Il comportamento di queste “carote” viene esaminato in laboratorio senza perdere tempo. Perché tanta fretta? Perché nella crosta terrestre le rocce sono sottoposte a enormi pressioni. I geofisici deducono molte cose su queste pressioni osservando in che modo ogni cilindro di roccia si “distende” nei primi giorni in cui è in superficie.

Il metodo più comune per ottenere campioni di roccia è nel corso della normale trivellazione. Attraverso la colonna di aste viene pompato un liquido per raffreddare lo scalpello e asportare i detriti. La pressione riporta il liquido e i frammenti di roccia in superficie, dove vengono separati da un filtro. Il liquido viene riutilizzato, e i frammenti analizzati. Cosa rivelano queste analisi?

Si determinano il tipo di roccia e le sue proprietà elettriche e magnetiche. Si raccolgono dati sull’ubicazione di giacimenti di minerali. La densità della roccia indica la velocità con cui si propaga un’onda sismica.

Gli esperimenti rivelano anche un costante movimento d’acqua in entrambe le direzioni tra la superficie e regioni a 4.000 e più metri di profondità. “Questo pone in una luce completamente nuova i problemi relativi allo smaltimento di sostanze pericolose in miniere e pozzi”, commenta la rivista scientifica Naturwissenschaftliche Rundschau (Rivista di Scienze Naturali).

Concludiamo la nostra visita salutando sentitamente la guida. Dalla naturalezza con cui dava le spiegazioni si capiva che era un esperto per il quale le cose straordinarie erano diventate di ordinaria amministrazione. Agli scienziati Windischeschenbach potrà anche sembrare banale, ma ai nostri occhi la visita che abbiamo fatto è stata davvero speciale.

[Immagini a pagina 10]

Sopra: Si misurano campioni di roccia estratti in una trivellazione

A sinistra: Modello della crosta terrestre

[Fonte]

KTB-Neuber