miércoles, 17 de junio de 2015

Más largo, más duro, más profundo, más... adentro


    It is known, moon is no egg, khaleesi




El debate sobre la estructura del interior de nuestro planeta comenzó a darse a gran escala durante el s. XIX, aunque por entonces todavía en torno a bases científicas muy precarias. Baste como ejemplo de ello la Tierra hueca propuesta en 1864 por Julio Verne en su exitosa novela “Viaje al centro de la Tierra”. Sin embargo a finales de ese siglo y durante la primera mitad del s. XX los investigadores académicos ya empezaron a elaborar modelos teóricos cada vez más aquilatados. A ese respecto y siguiendo con la peculiar relación entre las mujeres y las Ciencias de la Tierra (de la cual ya hablé en una entrada anterior), en 1936 una danesa, Inge Lehmann, planteó que en el centro de la Tierra existe una parte sólida dentro de otra líquida, rompiendo así definitivamente con la interpretación del planeta como una esfera compacta, que hasta ese momento parecía la más lógica. A partir de ahí en las últimas décadas la revolución informática está permitiendo analizar ingentes cantidades de datos en torno a modelos matemáticos cada vez más elaborados, lo cual ha derivado a su vez en que la imagen que se tiene sobre el interior del planeta se esté volviendo cada vez más compleja y sofisticada.   

        
  
Pero aun así dichos progresos no pueden ocultar que todo lo que sabemos (o más bien creemos saber) sobre la estructura interna del planeta Tierra está basado en su mayoría en métodos indirectos de sondeo a través de ondas sísmicas, el estudio de los terremotos, o el análisis de los materiales expulsados en la erupción de volcanes. En cierta medida es como si dijésemos que los geofísicos se ven abocados a investigar su objeto de estudio como si fueran médicos que solo pudieran estudiar el cuerpo humano palpándolo. Por ello nuestras impresiones sobre la naturaleza y estructura interna de la Tierra no dejan de ser un conocimiento teórico carente de comprobación empírica.

De hecho, si bien el ser humano ha conseguido ascender todas las grades cimas del mundo, acceder a los inhóspitos polos o incluso viajar al espacio exterior, en lo tocante a penetrar en el interior del globo terráqueo apenas hemos arañado la superficie de sus algo más de 6.370 km. de profundidad. Volviendo a usar una metáfora anatómica puede decirse que jamás hemos llegado siquiera a traspasar la piel del cuerpo planetario en el que vivimos.

De cara a solucionarlo y obtener de forma directa datos del interior terrestre, además de a los métodos antes listados, se ha recurrido por ejemplo a la exploración de grandes cavernas. A ese respecto la Cueva de Krubera también llamada Cueva de Voronya es la cueva más profunda conocida. Se sitúa en el norte de Georgia, a orillas del Mar Negro y a lo largo de más de 13 km. de sinuosas galerías desciende a más de 2 kilómetros de profundidad. Todo un paraíso para los espeleólogos. Es más, puede que nos suene el nombre porque el aventurero español Jesús Calleja -famoso por su programa Desafío extremo- la hizo relativamente conocida en nuestro país cuando fracasó en su intento de descender hasta el fondo de ese laberinto de grutas en el año 2013. Y aun así la profundidad de dicha sima resulta irrisoria frente a las magnitudes con las que estamos tratando. 

Debido a ello han aportado más información los datos obtenidos, a veces sin pretenderlo, a través de la actividad minera, debido a que diversas minas de carbón o de oro han alcanzado profundidades bastante superiores a las de las más profundas cavernas naturales conocidas. 

         
          

  Por ejemplo, hay varias minas sudafricanas del mineral áureo que superaron hace décadas los tres kilómetros de profundidad y en concreto la mina de oro de Mponeng ubicada al Suroeste de Johannesburgo alcanzó los 4 kilómetros no hace tanto tiempo.

A su vez la exploración de los fondos marinos ha permitido llegar de una forma alternativa a partes aún más alejadas de la superficie terrestre. En concreto el abismo de Challenger en la Fosa de las Marianas tiene ubicado su fondo en torno al límite de los 11 km bajo el nivel del mar y debido a ello presume de ser el punto del suelo marino más profundo, habiendo sido explorada la zona desde los años 60 del siglo pasado.

Sin embargo una vez más las profundidades anteriores, aunque puedan parecer importantes, resultan ridículas para la escala a la que nos movemos ya que ni siquiera permiten acercarse a la llamada discontinuidad de Mohorovicic, la zona de transición entre la corteza y el manto terrestre ubicada a una distancia de la superficie variable pero raramente inferior a 30 km bajo los continentes y quizás a tan solo 10 km bajo los océanos.

En base a ello desde hace décadas diversos proyectos científicos han intentado realizar perforaciones “superprofundas” a través de las cuales obtener de primera mano por lo menos muestras de los materiales y las rocas que se encuentran enterradas cerca de ese límite.

Y de eso es de lo que voy a hablar hoy.

En 1957 un pequeño grupo de científicos se reunió en Washington D.C. para valorar las posibles aplicaciones de diversas ayudas concedidas por el Gobierno estadounidense en la investigación de las ciencias de la Tierra.  Walter Munk un distinguido oceanógrafo sugirió entonces intentar un perforación a través de la corteza de la tierra para alcanzar el manto y realizar experimentos a través de los cuales encontrar respuestas para diversas preguntas fundamentales sobre el movimiento de los continentes, la formación de los minerales o el origen de la Tierra. Para ello Munk propuso empezar a perforar desde el fondo del mar, donde la corteza es menos profunda. 

 Nació así el proyecto Mohole. Se alquiló una barcaza de prospecciones petrolíferas, se reacondicionó ese barco convirtiéndolo en una plataforma de perforación móvil rebautizada como CUSS I y en 1961 se comenzó desde él la perforación a más de 3.000 metros de profundidad de un sector del suelo marino del Océano Pacífico situado a 400 kilómetros de la costa californiana.

Desgraciadamente el proyecto acabó en fracaso cuando en 1966 le fueron retirados los fondos del Congreso tras no haber logrado penetrar más allá de doscientos metros metros en el suelo marino.

No obstante ese mismo año ya se dio marcha a otra iniciativa semejante que comenzaría sus trabajos en 1968: el llamado Deep Sea Drilling Project. El objetivo de este proyecto consistía nuevamente en llevar a cabo una perforación submarina a gran profundidad y desde un barco, el cual en este caso fue llamado Glomar Challenger. Desde el mismo, durante los siguientes quince años, se realizaron entre otras cosas docena y media de intentos de perforación en diez zonas diferentes del Atlántico Sur. Las mayores profundidades alcanzadas se situaron en torno a los 7.000 metros de calado total, aunque no se llegaron nunca a perforar directamente más de 1,8 kilómetros bajo el fondo marino. Con todo, las muestras extraídas permitieron al menos obtener pruebas de la teoría de la deriva continental así como de la relativa juventud de los suelos oceánicos actuales (formados "solo" hace unos 200 millones de años).

        

A comienzos de marzo de 1968, casi a la vez que arrancaba el proyecto anterior, un submarino llamado K-129 (ese que se ve en la imagen de más abajo con el número 722 pintado en el casco), perteneciente a la flota soviética del Pacífico y cargado con un moderno tipo de misiles balísticos estratégicos, se hundió con más de noventa tripulantes a bordo. Fue un año extraño ese 1968 ya que a lo largo del mismo se hundieron con sus tripulaciones a bordo nada menos que cuatro submarinos de combate pertenecientes a países distintos: el citado submarino soviético, uno israelí, otro francés y otro estadounidense. Todos ellos en circunstancias cuanto menos intrigantes.

Cosas de la Guerra Fría se supone.

En cualquier caso inicialmente los restos del K-129 no pudieron ser localizados por los rusos, quienes acabaron dando por perdido el submarino. Pero a principios de agosto de ese mismo año otro submarino, perteneciente en este caso a la armada estadounidense, el USS Halibut, localizó el lugar donde reposaba el pecio del K-129, a una profundidad aproximada de 4.900 metros, en una zona del suelo marino al Noroeste de las islas Hawái.

La cuestión es que ese descubrimiento se mantuvo en secreto mientras los estadounidenses sopesaban la posibilidad de hacerse con los restos del naufragio y así poder examinar a fondo la última tecnología soviética en cuanto a misiles y submarinos, así como los libros de códigos usados para las comunicaciones.

Con tal propósito, en el marco de una operación encubierta de las agencias de espionaje estadounidenses llamada Proyecto Azorian, se construyó el Hughes Glomar Explorer. Oficialmente el barco pertenecía al magnate Howard Hughes y su avanzada dotación tecnológica para la época se debía a las intenciones del extravagante millonario de cara a emplearlo en la minería de nódulos de manganeso en oquedades marinas. Extraoficialmente el único propósito del mismo era llevar a cabo un intento de recuperación de los restos del submarino soviético mencionado. Algo que se consiguió parcialmente en el verano de 1974.

             

Pero lo que nos interesa a nosotros es que por sus características y su dotación de tecnología punta el Glomar Explorer estaba excepcionalmente dotado para llevar a cabo futuros proyectos de exploración submarina. En cualquier caso, debido a sus altos costes de mantenimiento, tras la operación Azorian y la muerte de Howard Hughes ocurrida poco después, el barco fue vendido a un consorcio de compañías petrolíferas al servicio de las cuales realizó ocasionales sondeos en el suelo oceánico. Entre ellas destaca una perforación de 1.076 metros a través del llamado valle de fractura de Costa Rica llevada a cabo en 1981. En el punto perforado los materiales mostraron tener 6 millones de años de antigüedad.

Finalmente en 1997 el barco fue rediseñado, actualizado tecnológicamente y nuevamente dedicado a prospecciones en alta mar, esta vez bajo el nombre de GSF Explorer, llegando a perforar en torno a kilómetro y medio en aguas profundas en el transcurso de algunos de sus trabajos de búsqueda petrolífera submarina.

Mientras en la sombra o al servicio de intereses comerciales sucedía todo eso, en el plano científico el Deep Sea Drilling Project iniciado en 1968 continúo en funcionamiento hasta 1983. Dos años después del final del mismo se puso en marcha a su vez el Ocean Drilling Program cuya característica principal fue su internacionalización pues dejó de estar en manos exclusivas de los EE.UU. para aceptar fondos y científicos procedentes de Australia, Japón y el llamado Consortium for Ocean Drilling que se había puesto en marcha en Europa para entonces. 

  De cara a realizar nuevos intentos de perforaciones marinas superprofundas el Ocean Drilling Program se dotó de su propio barco perforador, en este caso el Joides Resolution. Era un barco empleado originalmente -cómo no- para la búsqueda submarina de petróleo, que fue reconvertido y dotado de instrumental científico. Gracias a ello las cotas que alcanzó el Joides fueron 2,1 kilómetros de penetración bajo el nivel del mar empezando a excavar incluso a profundidades superiores a los 5 km. En todo caso cifras parecidas a las que se habían conseguido con el Glomar Challenger décadas antes.

Pero estamos viendo que la búsqueda de petróleo ha sido, antes que los intereses estrictamente científicos, la motivación principal detrás de muchas de las principales perforaciones llevadas a cabo en el subsuelo, aunque luego dichos esfuerzos han arrojado ocasionalmente datos que los diversos investigadores han podido utilizar. Tal es así que en los EE.UU., concretamente en Oklahoma, una compañía petrolífera llamada GHK inició en 1974 la perforación del Pozo Bertha Rogers en busca de petróleo. Dicho pozo alcanzó dos años después, en 1976, nada menos que los 9.583 metros de profundidad convirtiéndose por entonces en el agujero más profundo jamás cavado por el hombre. 

   Se hizo evidente en ese momento que horadar el subsuelo a partir del fondo marino presenta sus ventajas pero también sus inconvenientes, por ello era cuestión de tiempo que se se intentasen perforaciones científicas superprofundas realizadas íntegramente en tierra firme. Entre esas iniciativas destacaron poderosamente dos, una llevada a cabo en la Rusia soviética y otra en Alemania occidental.

En los años en que en los EE.UU. se excavaba el Pozo Bertha Rogers en la URSS se llevaba a cabo de forma paralela a lo anterior un esfuerzo realmente monstruoso para perforar el llamado Pozo Superprofundo de Kola o SG-3. En este caso se trató de un proyecto de perforación exclusivamente científico iniciado a mediados de 1970 en la zona de Murmansk y que llegó a alcanzar la profundidad límite de 12.262 metros en el año 1989. Pese a ello los trabajos se detuvieron poco después debido a las dificultades políticas y económicas en el país, sumados a los problemas técnicos para afrontar las tremendas presiones y temperaturas (cerca de 200 ºC) con las que los materiales de perforación tenían que lidiar a esa profundidad. Tenéis más información sobre esta iniciativa en concreto en diversos blogs de la red debido a que en su momento hace unos años se convirtió en una especie de “trending topic” anecdótico como se puede comprobar aquí, aquí, o aquí.

No obstante de este proyecto destacaría un resultado en particular. Y es que se lograron extraer muestras de rocas de muchos millones de años de antigüedad en las que además se encontraron evidencias de la presencia de agua y de una especie de plancton a profundidades de entre 4 y seis kilómetros bajo la superficie terrestre, pese a las elevadas temperaturas de unos 80 grados centígrados en esas zonas. Para entonces ya se había avanzado la idea de la posible existencia de vida en las entrañas de la Tierra, independiente y distinta de la que se desarrolla en la superficie, pero hasta esos años no se pudo empezar a comprobar que en rocas del subsuelo a gran profundidad existen por ejemplo microrganismos dependientes del hidrógeno cuya existencia nunca habíamos sospechado hasta entonces. Es algo a tener en cuenta de cara a una futura exploración de otros planetas.

   Por otro lado, en 1987, casi a la vez que la iniciativa anterior agonizaba, en la entonces República Federal de Alemania se inició el German Continental Deep Drilling Program un programa que se prolongó hasta 1994 y llevó a cabo la perforación de diversos pozos en Baviera, destacando en particular uno de esos intentos, el llamado Pozo KTB, el cual llegó a alcanzar los 9.100 metros de profundidad. 

   Tras gastarse para lograr lo anterior la módica cantidad de 528 millones de marcos alemanes (cerca de 300 millones de euros actuales al cambio según parece) el proyecto se consideró un fracaso porque se había proyectado llegar por lo menos a los 14.000 metros. Sin embargo el tremendo incremento de la temperatura con la profundidad, hasta niveles superiores a los 250 grados centígrados, cogió desprevenidos a los responsables del proyecto (igual que les había ocurrido a los rusos en el Pozo Superprofundo de Kola) y en última instancia supuso un obstáculo muy difícil de manejar para las técnicas y los materiales de perforación conocidos hasta entonces. Una vez más quedó constatado que cuanto más a fondo penetras más húmedo y caliente se pone el asunto. Por tanto esa no es una verdad que solo sirva para manejarse en la vida sino también en la Geofísica. Recordadlo.

Pasado poco tiempo, como directo heredero del programa anterior, surgió en 1996 el International Continental Scientific Drilling Program. Otro proyecto enfocado a realizar perforaciones en tierra firme pero con algunos parecidos al Ocean Drilling Program marino puesto en marcha a mediados de los 80. En ese sentido ambas iniciativas poseían en su concepción un marcado carácter internacional ya que se pretendía compartir entre varios países los tremendos gastos que suponen este tipo de proyectos. No obstante la falta de liderazgo y la indefinición sobre unos objetivos concretos no permitieron logros destacables en el marco del mencionado esfuerzo colectivo.

Por su parte, volviendo a los intentos a través del fondo marino, el Ocean Drilling Program fue transformado a partir del año 2004 en el Integrated Ocean Drilling Program. Las especificidades que justificaron el cambio de nombre se resumen en la conjunción de dos hechos: los EE.UU. se fueron desentendiendo de la financiación de este tipo de iniciativas, siendo relevados en el impulso por países orientales como China, Corea del Sur y sobre todo Japón.

Así los japoneses aportaron por sí mismos en 2005 un nuevo barco para realizar las perforaciones submarinas, el Chikyu, gracias al cual en 2012 se logró una perforación en el fondo marino que alcanzó los 7.740 metros de profundidad total. Lo que en cualquier caso representaba llegar solo unos cientos de metros más abajo de los límites alcanzados otras veces en perforaciones marinas desde barco. Dado que, por tanto, mediante las perforaciones desde buques científicos esas cifras no parecen fáciles de superar, este tipo de programas han insistido en las últimas décadas, antes que en alcanzar una profundidad desmesurada, en llevar a cabo perforaciones diversas en lugares distintos de los fondos marinos para a través de esa variedad obtener más información.

       

Por ello en los últimos años el asunto de alcanzar profundidades récord en perforaciones marinas ha quedado circunscrito a los profesionales más motivados para ello, que como se ha dicho antes no son científicos sino empleados de compañías petrolíferas. Eso se explica además porque ese tipo de perforaciones para sondear recursos de cara a la posterior extracción suelen realizarse con brocas de menos de 20 centímetros de diámetro, lo justo para realizar un orificio pequeñito por el que extraer muestras a veces del tamaño de un dedo. En cambio los pozos superprofundos para explorar y extraer materiales de cara a la investigación puramente científica manejan tamaños mayores de cara a extraer cilindros de materiales de muestra del tamaño de un brazo. Lo cual, obviamente, aumenta la dificultad de la tarea.

  Pero sigamos con nuestra historia. A muchos os sonará la Deepwater Horizon, una plataforma petrolífera flotante situada en el golfo de México y que se incendió y hundió en abril de 2010 provocando un monstruoso vertido de petróleo. Su trabajo consistía precisamente en perforar pozos petrolíferos en el subsuelo marino y por ello solo unos meses antes de la catástrofe, en septiembre de 2009, había llevado a cabo la perforación submarina de un pozo que alcanzó más de 10.000 metros de profundidad, siendo los 1.259 primeros agua.

Desde entonces esas cifras han sido pulverizadas por otro pozo petrolífero marino ubicado en la costa de Qatar, en el Golfo Pérsico. El pozo, denominado Al Shaheen y perteneciente a una empresa danesa alcanzó hace unos años la profundidad de 12.290 metros. Por su parte, en 2011, el pozo petrolífero marino ruso de Sakhalin-1 situado en la isla del mismo nombre y explotado por la petrolera norteamericana Exxon llegó a los 12.376 metros de profundidad. Cifra récord hasta el momento tanto en perforaciones marinas como en tierra firme.

No obstante no quiero acabar este repaso sin hablar de otra perforación distinta a todas las anteriores, llevada a cabo en el año 2012. En esas fechas una base científica rusa ubicada en la Antártida a unos 3.500 metros de altitud sobre el nivel del mar (recordemos que en la Antártida hay montañas) logró perforar 3.700 metros bajo el hielo (y por tanto a unos cientos de metros bajo el nivel del mar) en el subsuelo del continente helado. A esa profundidad la perforación se detuvo al entrar en contacto con un enorme lago de agua líquida, al que se ha puesto el nombre de Lago Vostok. Dicho lago contiene agua que lleva aislada en ese lugar desde hace millones de años, cuando lo que era un lago normal ubicado en una depresión del terreno vio como la tierra del continente se cubría de una gruesa capa de hielo. En el caso del Lago Vostok parece ser que por alguna razón azarosa el hielo de la superficie tomó una forma de cúpula que permitió a la masa de agua de debajo conservarse en forma líquida gracias a una combinación de factores.

Pues bien la reciente perforación hasta el lugar ha arrojado al parecer resultados científicos bastante prometedores. Por un lado se han obtenido datos sobre la evolución del clima en la zona durante el último medio millón de años, al haber podido observar en partes del hielo extraído durante la perforación diversas trazas de las variaciones en los porcentajes de oxígeno a lo largo del tiempo (algo que luego permite establecer correlaciones respecto a los cambios en la temperatura). Por otro lado la inusual concentración de nitrógeno y oxígeno en el agua del lago Vostok podría servir para observar de primera mano el funcionamiento de un medio ambiente muy parecido al de la luna Europa de Júpiter.   

Y hasta aquí este repaso a diversas iniciativas de perforación en el interior de nuestro planeta de cara a conocer un poco más sobre su estructura y su historia. Como se ha visto a día de hoy apenas hemos logrado arañar la superficie, queda mucho que descubrir en las próximas décadas y siglos.

De todas formas eso no es algo que nos deba preocupar más porque hace un par de meses España fue expulsada de diversos programas de investigación, entre ellos el International Continental Scientific Drilling Program, debido a que hace cuatro años que no pagamos nuestras cuotas. Razón última por la que me apeteció hoy contaros esta historia que no le importa a nadie. 

6 comentarios:

  1. ¿Se encontraron microorganismos vivos en el lago Vostok, verdad?

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    1. Sí, eso parece. Lo que ocurre es que hubo una polémica sobre si los científicos rusos podían haber sido descuidados y haberse contaminado las muestras o algo así. Igual era verdad o era una pelea porque otros científicos querían que fuese un equipo internacional (con ellos dentro claro) el que siguiese tomando datos y estudiando la perforación. Se hablaba incluso de esperar a que se perforase en otras zonas para acceder a lagos más pequeños (este, pese a ser subterráneo es inmenso) donde meter mano de forma más controlada. La verdad es que no se cómo terminó aquello al final.

      Por cierto, ya puestos recomiendo un film un tanto serie B, indie o lo que sea (en otras palabras de esos que no tienen pasta para unos efectos especiales con dinosaurios del carajo), que me pareció bastante interesante en su momento. Puede resultar aburrido para el público típico pero a la gente a la que le interesan estas cosas puede gustarle. Se llama "Europa one" de Sebastián Cordero. Es del año 2013.

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  2. El tema del Glomar Explorer dio bastante de que hablar en EE.UU., de hecho es el origen del término "Respuesta Glomar".
    En este enlace se detalla más extensamente el asunto:

    http://irreductible.naukas.com/2014/03/22/la-fascinante-historia-tras-la-glomar-response/

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  3. Me ha encantado el artículo. Gracias por la currada!!

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  4. En Islandia también la meten.

    http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-3861066/Iceland-using-Thor-s-hammer-harness-power-MAGMA-Drilling-rig-begins-work-3-mile-hole-harvest-geothermal-energy.html

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  5. http://the-japan-news.com/news/article/0003619423

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