지구를 뚫는 과정은 어떻게 일어나는가?

과학자들은 지구를 뚫는 과정에 대해 몇 가지 예측을 내놓았지만, 지금까지 인간은 이를 실제로 해내지 못했습니다. 이러한 예측은 다른 시추 프로젝트의 데이터를 기반으로 합니다. 지구의 직경이 12,756km인 구멍을 뚫으려면 거대한 굴착기와 수십 년의 작업이 필요합니다.

약 100km 두께의 지구 지각이 가장 먼저 뚫리는 층입니다. 굴착이 지하 더 깊이 들어갈수록 대기압은 증가하여, 암석 3m당 약 1기압이 됩니다.

러시아의 콜라 초심도 시추공은 깊이가 12.2km로 지금까지 인공으로 만든 가장 깊은 시추공이며, 이 깊이에 도달하는 데 거의 20년이 걸렸습니다. 구덩이 바닥의 압력은 해수면의 압력보다 4,000배 더 큽니다. 분화구 바닥에서부터 지구의 다음 층인 맨틀까지는 아직 80킬로미터가 넘습니다. 맨틀은 두께가 2,800킬로미터이고, 밀도가 높고 어두운 암석층으로 지각판을 지배합니다.

1950년대와 1960년대에 과학자들은 심해를 굴착하여 맨틀과 지각 사이의 경계인 "모호"에 도달하려고 시도했지만 실패했습니다.

또 다른 중요한 문제는 지구를 뚫을 때 생긴 구멍은 주변 암석의 압력과 구멍 내부의 압력을 동일하게 맞추기 위해 굴착 유체를 지속적으로 펌핑하지 않으면 붕괴될 것이라는 점입니다. 석유와 심해 굴착에 사용되는 유체는 무거운 광물로 구성된 진흙 혼합물입니다.

굴착 유체는 또한 모래와 자갈이 기계에 달라붙는 것을 방지하기 위해 드릴 비트를 세척하고 온도를 낮추는 데 도움이 되지만, 이는 지구의 가장 안쪽 층에서는 불가능합니다. 예를 들어, 코팅의 온도는 섭씨 1,410도에 이르므로 스테인리스 스틸로 만든 드릴 비트는 녹기 때문에 티타늄과 같은 값비싼 특수 합금으로 만들어야 합니다.

지구의 핵은 깊이가 약 2,900km이고, 외핵은 주로 니켈과 액체 철로 이루어져 있으며, 온도는 섭씨 4,000~5,000도로 매우 뜨겁습니다. 따라서 이 녹은 혼합물을 뚫으면 매우 높은 온도로 인해 드릴 비트가 녹는 등 일련의 문제가 발생합니다.

5,000km를 굴착한 후, 굴착 비트는 내부 코어에 도달하게 되는데, 그곳의 압력은 대기압의 3억 5천만 배에 달할 정도로 강하며, 굴착 비트는 약 350기가파스칼의 압력을 견뎌야 합니다.

드릴 비트는 전체 과정 동안 지구의 중력에 의해 코어 쪽으로 당겨집니다. 핵심적으로, 지구 질량의 인력이 모든 방향에서 동일하므로, 중력은 궤도의 중력과 비슷하여 무중력 상태가 됩니다.

위의 모든 장애물을 뚫고 중간 지점에 도달할 수 있다 하더라도 반대쪽으로 가기 위해서는 아직 먼 길이 남아 있습니다. 드릴이 지구 반대편으로 계속 이동함에 따라 중력이 변화하여 드릴을 다시 지구 중심부로 끌어당깁니다. 아래쪽으로 움직이는 것과는 대조적으로 드릴 비트는 표면, 외핵, 맨틀, 지각을 향해 움직일 때 중력에 맞서야 합니다.