«برای ما مثل سفر به ماه است»؛ چرا پژوهشگران در آتشفشان‌های ایسلند حفاری می‌کنند؟
من در یکی از نقاط آتشفشانی جهان در شمال شرقی ایسلند، نزدیک آتشفشان کرافلا هستم.
با فاصله کمی از اینجا می توانم لبه دریاچه دهانه در سمت جنوبی، بخار بلند شده از آن و حباب های حوضچه های مذاب را ببینم.
کرافلا در ۱۰۰۰ سال گذشته حدود ۳۰ بار فوران کرده است که آخرین آن در اواسط دهه ۱۹۸۰ است.
باین پور گاسموندسون مرا به تپه ای پر چمن می برد. او یکی از اعضای یک گروه تحقیقاتی بین المللی است که قصد دارد پوسته زمین را در این مکان حفاری کند تا به ماگما (مواد مذاب) زیر آن برسد.
او می‌گوید: «ما در نقطه‌ای ایستاده‌ایم که می‌خواهیم آن را حفر کنیم.
هدف از بستر آزمایش ماگما درک چگونگی رفتار ماگما یا سنگ مذاب در زیر زمین است.
چنین درکی می تواند به کارشناسان کمک کند تا خطر فوران آتشفشانی را پیش بینی کنند و با بهره گیری از منبع بسیار داغ و بالقوه نامحدود نیروی آتشفشانی، مرزهای جدیدی را در زمینه استفاده از انرژی حرارتی زمین شناسایی کنند.
از سال ۲۰۲۶، گروه تحقیقاتی حفاری اولین چاه از دو گمانه را برای ایجاد یک رصدخانه ماگمایی زیرزمینی منحصر به فرد در حدود ۲.۱ کیلومتر زیر زمین آغاز خواهد کرد.
یان لاول، استاد آتشفشان شناسی در دانشگاه لودویگ ماکسیلیانس مونیخ و رئیس کمیته علمی تحقیقات ماگما می گوید: «برای ما، این مانند رفتن به ماه است و می تواند منجر به تغییرات زیادی شود.
فعالیت آتشفشانی معمولاً با ابزارهایی مانند لرزه سنج تشخیص داده می شود. پروفسور لاول توضیح می دهد که برخلاف گدازه های روی سطح، ما چیز زیادی در مورد ماگمای زیرزمینی نمی دانیم.
او می افزاید: «ما می خواهیم از ماگما به عنوان ابزاری برای گوش دادن واقعی به نبض زمین استفاده کنیم.
برای این منظور فشار سنج و دماسنج در داخل سنگ مذاب قرار خواهد گرفت.
او می‌گوید: «گرما و فشار دو پارامتر کلیدی هستند که باید برای پیش‌بینی رفتار ماگما به آنها نگاه کنیم.»
حدود ۸۰۰ میلیون نفر در سراسر جهان در ۱۰۰ کیلومتری آتشفشان های فعال خطرناک زندگی می کنند. این محققان امیدوارند که کار آنها بتواند به نجات جان انسان ها و صرفه جویی در هزینه کمک کند.
ایسلند دارای ۳۳ سیستم آتشفشانی فعال است و بر روی شکافی قرار دارد که صفحات تکتونیکی اوراسیا و آمریکای شمالی را از هم جدا می کند.
اخیراً، هشت فوران در شبه جزیره ریکانس به زیرساخت های محلی آسیب رسانده و زندگی در جامعه گرینداویک را مختل کرده است.
آقای Gusmundsson همچنین به Eyabialayukul اشاره می کند که در سال ۲۰۱۰ یک ابر خاکستر را در منطقه وسیعی ایجاد کرد و باعث لغو بیش از ۱۰۰۰۰۰ پرواز شد که هزینه آن حدود ۳.۹۵ میلیارد دلار برآورد شد و خساراتی به بار آورد.
او می گوید: «اگر می توانستیم آن فوران را بهتر پیش بینی کنیم، می توانستیم پول زیادی را پس انداز کنیم.
گمانه دوم این گروه بستر آزمایشی را برای نسل جدیدی از نیروگاه های زمین گرمایی فراهم می کند که از دمای شدید ماگما برای تولید برق استفاده می کنند.
ماگما بسیار پرانرژی و منبع عظیمی از گرما است که می توان از آن در سیستم های گرمایشی استفاده کرد و از این انرژی برای تولید برق استفاده کرد.
حدود ۶۵ درصد برق و ۸۵ درصد گرمایش خانگی در ایسلند از منابع زمین گرمایی تامین می شود. در این سیستم از سیالات داغ زیرزمینی به عنوان منبع گرما برای به حرکت درآوردن توربین های مولد برق استفاده می شود.
در دره پایین، نیروگاه کارافلا نیاز حدود ۳۰۰۰۰ خانه را با آب گرم و برق تامین می کند.
Bjarni Paulsson با لبخندی جسورانه می گوید: “برنامه این است که کمی در خود ماگما سوراخ کنیم و احتمالاً کمی سوراخ کنیم.”
آقای پالسون، مدیر اجرایی پروژه توسعه زمین گرمایی در تامین برق ملی – Lundsvirkon می گوید: “منبع زمین گرمایی درست بالای جسم ماگما قرار دارد و ما معتقدیم دمای آن حدود ۵۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد است.”
یافتن ماگما در زیر زمین بسیار سخت است، اما در سال ۲۰۰۹، مهندسان ایسلندی به طور تصادفی به کشف مهمی دست یافتند.
آنها قصد داشتند یک گمانه به عمق ۴.۵ کیلومتر حفر کنند و مایعات فوق داغ را استخراج کنند، اما حفاری ناگهان متوقف شد زیرا در عمق شگفت‌انگیز کم عمقی به ماگما رسیده بود.
آقای پالسون می گوید: «ما هرگز انتظار نداشتیم با ماگما در عمق ۱.۲ کیلومتری مواجه شویم.
ماگما نادر است و فقط در ایسلند، کنیا و هاوایی گزارش شده است.
بخار فوق گرم با دمای ۴۵۲ درجه سانتیگراد از محل حفاری خارج می شود، در حالی که دمای خود محفظه تقریباً ۹۰۰ درجه سانتیگراد بود.
ویدئوی این لحظه خروج دود و بخار را نشان می دهد. گرمای شدید و ریزش مواد مذاب در نهایت گمانه را تخریب کرد.
آقای پالسون می گوید: «این چاه حدود ۱۰ برابر بزرگتر از چاه متوسط در این مکان است [انرژی] تولید شده است.”
او خاطرنشان می کند که تنها دو حلقه از این چاه ها می توانند به اندازه ۲۲ چاه معمولی انرژی تولید کنند، “و این یک تحول عمیق است.”
با افزایش سریع تقاضا برای انرژی پاک و بدون کربن، بیش از ۶۰۰ نیروگاه زمین گرمایی در جهان در حال فعالیت هستند و صدها نیروگاه دیگر نیز برنامه ریزی شده است.
عمق این چاه ها معمولاً ۲.۵ کیلومتر است و قادر به استفاده از دمای زیر ۳۵۰ درجه سانتیگراد هستند.
شرکت‌های خصوصی و گروه‌های تحقیقاتی در چندین کشور در حال کار بر روی فناوری پیشرفته‌تر زمین گرمایی در اعماق بیشتر به نام سنگ فوق‌گرم هستند که در عمق ۵ تا ۱۵ کیلومتری زیر زمین قرار دارند و دمای آن بیش از ۴۰۰ درجه سانتیگراد است.
روزالیند آرچر، رئیس دانشگاه گریفیث و مدیر سابق موسسه زمین گرمایی در نیوزلند، می‌گوید ذخایر گرمایش در اعماق بیشتر و در دمای بالاتر راه‌حل ایده‌آل است.
او توضیح می دهد که چگالی انرژی بالاتر در این فناوری بسیار امیدوارکننده است، زیرا هر گمانه می تواند پنج تا ده برابر بیشتر از چاه های زمین گرمایی معمولی انرژی تولید کند.
او می‌گوید: «فعالیت‌هایی در نیوزلند، ژاپن و مکزیک در جریان است، اما طرح ایسلند نزدیک‌ترین مرحله به مرحله حفاری است، اگرچه شروع آن آسان نیست و لزوماً ارزان نیست».
حفاری در چنین شرایط سختی از نظر فنی چالش برانگیز خواهد بود و به تجهیزات و مواد خاصی نیاز دارد.
پروفسور لاول مطمئن است که این حفاری امکان پذیر است. او می گوید که دماهای بالا در موتورهای جت، متالورژی و صنعت هسته ای نیز تولید می شود.
Sigrun Nana Karsdottir، استاد مهندسی صنایع و مکانیک در دانشگاه ایسلند می‌گوید: «ما باید مواد جدید و آلیاژهای مقاوم‌تر در برابر حرارت را کشف کنیم.
گروهی از محققان تحت نظارت او در آزمایشگاه در حال آزمایش مواد مقاوم در برابر حرارت، فشار و گازهای خورنده هستند.
او توضیح می دهد که بدنه چاه های زمین گرمایی معمولاً از فولاد کربنی ساخته می شود، اما زمانی که دما از ۲۰۰ درجه سانتی گراد فراتر رود، این سازه ها به سرعت استحکام خود را از دست می دهند.
او می گوید: «تحقیقات ما بر روی آلیاژهای نیکل با عیار بالا و همچنین آلیاژهای تیتانیوم متمرکز شده است.
حفاری در ماگمای آتشفشانی بالقوه خطرناک به نظر می رسد، اما آقای گاسموندسون اینطور فکر نمی کند.
او تاکید می کند: ما معتقد نیستیم که قرار دادن سوزن در یک محفظه بزرگ ماگمایی باعث انفجار شود.
او می افزاید: “حفاری در ماگما در سال ۲۰۰۹ انجام شد، اگرچه آنها این کار را ناخواسته و تصادفی انجام دادند.” و ما معتقدیم که این عملیات بی خطر است.”
پروفسور آرچر می گوید: “هنگام حفاری در زمین، خطرات دیگری مانند انتشار گازهای سمی و زلزله وجود دارد.” اما شرایط زمین‌شناسی در ایسلند چنین رویدادهایی را بعید می‌سازد.»
این پروژه سال ها طول خواهد کشید، اما نتیجه آن فناوری بسیار پیشرفته ای برای پیش بینی فوران های آتشفشانی و قدرت عظیم آتشفشان است.
پروفسور آرچر می‌گوید: «من فکر می‌کنم تمام دنیا در حال تماشای فناوری زمین گرمایی در ایسلند هستند و این پروژه به طور بالقوه می‌تواند یک تغییر بزرگ بازی باشد.
منبع: بی بی سی
