العلماء الأمريكيون جن جنونهم: يخططون لاختراق الأرض باستخدام البلازما، ماذا يريدون أن يفعلوا بالضبط؟

الطاقة النهائية للكون موجودة في الحقيقة تحت أقدامنا.

درجة حرارة نواة الأرض تصل إلى 6000°م، وهي حارة بشكل يكاد يضاهي سطح الشمس، ففيها يوجد حرّ التراكم البدائي الذي لم يتبدد منذ 4.5 مليار سنة، كما يوجد أيضًا لا حصر من الطاقة النووية التي يطلقها تحلل نظائر مشعّة، ومع ذلك، خلال عقود قليلة الماضية، كانت طرق تسخير الطاقة الحرارية الجوفية لدى البشر بدائية ومحدودة للغاية؛ لا نستطيع إلا أن نلتقطها مثلما يلتقط الناس الأصداف عند شاطئ البحر، من الشقوق النادرة جدًا في القشرة الأرضية مثل آيسلندا وحديقة يلوستون، باستخدام طاقة حرارية جوفية سطحية شديدة الضعف.

لكن الآن، قرر فريق من العلماء والمهندسين “المجانين” القادمين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في الولايات المتحدة ألا ينتظروا بعد هبة الأرض، وأنشأوا شركة اسمها Quaise Energy، وتخلّوا بالكامل عن مثقاب الحفر التقليدي الميكانيكي، واستخدموا “سلاح الطاقة الموجّه” من مستوى الاندماج النووي، عبر توجيه البلازما عالية التردد إلى قلب الأرض مباشرةً، ليحوّلوا الجرانيت الصلب إلى غاز على الفور، ويفتحوا بالقوة فجوة مرعبة في عمق يصل إلى 20 كيلومترًا على سطح الأرض!

لفهم لماذا نستخدم البلازما لـ “اختراق” كوكب الأرض، يجب أن نعود أولًا إلى سجل الدموع التاريخي لمحاولات البشر اختراق الأرض.

في الأوساط الجيولوجية، توجد كلمة تثير اليأس: “تدرّج درجة الحرارة الأرضية”. في أغلب المناطق، كلما حفرنا إلى الأسفل مسافة 1000 متر، تقفز درجة حرارة الطبقات بلا رحمة تقريبًا بمقدار 25°م إلى 30°م.

في عام 1970، وفي ذروة الحرب الباردة، أطلق العلماء السوفييت في شبه جزيرة كولا مشروع الحفر العميق الأكبر في تاريخ البشرية والأكثر جنونًا. مشروعهم كان مثقاب كولا فائق العمق؛ وكان هدفهم بسيطًا للغاية وعنيفًا: الحفر للأسفل دون احتساب التكاليف، لمعرفة ما الذي يوجد فعلًا داخل أعماق الأرض.

بعد رحلة استمرت أكثر من 20 عامًا من الحفر الشاق للغاية، وبعد أن اخترقوا عددًا لا يحصى من قضبان المثاقب الفولاذية الخاصة باهظة الثمن، اضطر السوفييت في النهاية إلى إيقاف العمل بشكل دائم عند عمق 12262 مترًا.

لماذا توقفوا؟

هل لأنهم وصلوا إلى “بوابة الجحيم” الأسطورية؟

الحقيقة أسوأ بكثير من الأسطورة. على عمق 12000 متر، ارتفعت درجة حرارة باطن الأرض إلى 180°C المرعبة، أي أعلى بكثير مما توقعه العلماء. وفي ظل درجات الحرارة المرتفعة جدًا والضغط الساكن الهائل جدًا للصخور “كالماء الراكد”، لم تعد صخور باطن الأرض مادةً صلبةً صلبةً كالحجر، بل تحولت إلى شبه سائل بخصائص تدفق لزجة وخصائص تَشَكُّل بلاستيكية قوية جدًا، شبيهة بالبلاستيك.

عندما تدور رؤوس المثاقب التقليدية المصنوعة من كربيد التنجستن والماس الصناعي بسرعة عالية، فإن الحرارة الإضافية الناتجة عن الاحتكاك تجعل رأس المثقاب يلين فورًا وحتى يذوب. والأكثر رعبًا هو أنه عندما تسحب قضيب الحفر استعدادًا لتبديل رأس المثقاب، بسبب الضغط الشديد للغاية، تتدفق الصخور المحيطة مثل الطين لحظةً وتُحكم إغلاق حفرة الحفر التي فتحتها للتو.

وبما أن المثاقب الميكانيكية التلامسية ستُدمّر وفقًا لقوانين الفيزياء، فإن جواب العلماء من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كان على نحوٍ خيال علمي: استخدام الضوء والبلازما لـ “تبخير” الصخور مباشرةً.

اللبّ المطلق لهذه التقنية هو جهاز هائل لتوليد الموجات الكهرومغناطيسية فائقة التردد يسمى “الأنبوب الحلزوني”، قادر على توليد موجات ميكروية فائقة القوة من نوع المليمتر، لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة—تُسمى “أشعة الموت”—ويتم إرسالها بدقة إلى أدنى نقطة من حفرة الحفر عبر ممر موجي طويل جدًا شديد السلاسة.

عندما تُقصف الصخور مثل الجرانيت أو البازلت بطاقة الميكروويف الكثيفة جدًا، لا تملك الصخور وقتًا كافيًا لتتحول إلى حمم بركانية، بل تُبخّر على الفور بطاقة فظيعة جدًا، فتتحول إلى سحابة من نفايات بلازمية ساخنة.

وفي الوقت نفسه الذي يتم فيه إرسال الميكروويف، يحقن المهندسون في قاع البئر غاز الأرجون أو النيتروجين عالي الضغط. من جهة، تطرد هذه الغازات الخاملة نفايات الصخور المَبخرة إلى سطح الأرض، ومن جهة أخرى تُستخدم لتبريد الممر الموجي.

عند حواف تبخر الصخور، تؤدي درجة الحرارة الشديدة للغاية إلى صهر شريط صغير مجاور من الصخور لحظةً ثم تبريده بسرعة، لتكوين جدار داخلي مُزجّج شديد الصلابة. وهذا يعني أن هذه الآلة، أثناء تبخير الأرض، تقوم تلقائيًا بكساء جدار البئر بطبقة “درع زجاجي” شديد الصلابة، ما يحل بالكامل مشكلة انهيارات قاع أعماق البحار.

مع إنفاق موارد بحثية هائلة إلى هذا الحد، واستخدام أسلحة ميكروويف من مستوى الاندماج النووي لخرق الأرض… فما الذي يرسمه العلماء الأمريكيون بدقة؟

الهدف واضح للغاية: في عمق 20 كيلومترًا تحت الأرض، البحث عن “السائل النهائي” المرعب للغاية من حيث كثافة الطاقة على كوكب الأرض: الماء فوق الحرج (supercritical).

عندما يُسخّن الماء إلى 373°C وعندما يتجاوز الضغط 220 ضغطًا جويًا قياسيًا، فإنه يتجاوز النقطة الحَرِجية على مخطط الطور ويدخل في حالة رابعة غريبة جدًا؛ في هذه الحالة لا يكون الماء سائلًا ولا غازًا. فهو يمتلك قدرة اختراق وانتشار مرعبة جدًا مثل قدرة الغاز، ويمكنه بسهولة اختراق أصغر المسامات في الصخور، وفي الوقت نفسه يمتلك كثافة وقدرة إذابة مذهلتين مثل السائل، ما يجعله قادرًا على حمل كمية ضخمة جدًا من الطاقة الحرارية.

في عمق 20 كيلومترًا تحت الأرض، تكون درجة حرارة الصخور 500°C أو أعلى، والضغط هناك أكبر أيضًا بعشرات المرات آلاف أضعاف مقارنة بسطح الأرض. إذا قمنا بحقن ماء سطح الأرض عبر الأنابيب داخل هذا التجويف العميق الذي تمت “إحراقه” بالـ等离子 إلى العمق، فسوف يسخن الماء فورًا ويتم ضغطه إلى سائل فوق حرج.

الطاقة الحرارية التي يحملها هذا السائل فوق الحرج تتجاوز 10 أضعاف بخار الطاقة الحرارية الجوفية العادي. وعندما يتم سحب هذا الماء فوق الحرج الحامل لطاقة مرعبة إلى سطح الأرض، ثم استخدامه لدفع توربينات بخارية لتوليد الكهرباء، يمكن لبئر حرارية أرضية لا يتجاوز مساحة بضعة مئات من الأمتار المربعة أن يطلق حملًا كهربائيًا أساسياً من مستوى ميغاواط وحتى جيغاواط، مماثلًا تقريبًا لمحطات الطاقة النووية الكبيرة.

في الوقت الحالي، يجب إنشاء طاقة الرياح عند مداخل الرياح، ويجب نشر الطاقة الشمسية في الصحراء، وتحتاج الطاقة الحرارية الجوفية التقليدية إلى البحث في مناطق نشاط القشرة؛ لكن حرارة باطن الأرض موزعة بشكل متجانس على مستوى العالم. طالما أنك تجرؤ على الحفر 20 كيلومترًا باستخدام رأس مثقاب مليمتر-موجي، فسوف تصل—دون استثناء—إلى كنز لا ينفد من الطاقة عند 500°C.

حاليًا، توجد في جميع أنحاء العالم آلاف محطات توليد الكهرباء العاملة بالفحم ومحطات الغاز التي تواجه خطر الإيقاف والاستبدال. تفكيكها مكلف للغاية، ومع ذلك فإن توربينات البخار الضخمة بداخلها، ومحطات التحويل، وشبكات النقل عالية الجهد تظل سليمة دون ضرر. خطّة الأمريكيين هي أن يدخلوا مباشرةً حفّار الحفر إلى الفناء الخلفي لهذه المحطات القديمة لتوليد الكهرباء بالفحم، ثم يحفروا حفرة عميقة بطول 20 كيلومترًا باستخدام البلازما، وبعد ذلك يربطون بخار الطاقة الحرارية الجوفية فوق الحرج المستخرج مباشرةً مع التوربين البخاري الموجود مسبقًا.

لا تحتاج إلى بناء شبكة نقل فائقة الجهد جديدة ومكلفة للغاية، ولا إلى الاستيلاء على أراضٍ على نطاق واسع، ولا حتى إلى مشاكل “الاعتماد على السماء” المزعجة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح بخصوص الإمداد المتقطع. الطاقة الحرارية الجوفية العميقة هي طاقة قاعدية مطلقة ثابتة للغاية لمدة 365 يومًا في السنة، و24 ساعة يوميًا.

أمام تقنية حفر عميق شديدة التقدم من مستوى الفضاء، يشعر كثيرون بالخوف تلقائيًا: هل يمكن لميكروويف بحرارة عشرات الآلاف من الدرجات أن يقصف أعماق الأرض ويؤدي إلى تفجر سوبر بركان؟

هل يمكن أن يتسبب في تفتت القشرة الأرضية، بل وحتى حرق كوكب الأرض كما يُحرق البطيخ؟

الجواب: لا داعي للقلق.

أولًا، فإن حجم الأرض والسعة الحرارية لها هائلان جدًا. فإن ثقبًا بقطر بضعة عشرات من السنتيمترات وعمق 20 كيلومترًا، مقارنةً بالغلاف الصخري الكامل السميك بعشرات الكيلومترات وحتى مئات الكيلومترات، لا يُحسب حتى كأحد أطراف خصلة شعر فائقة الدقة. وبطبيعة الحال، لا يمكنه الإخلال بالثبات البنيوي للصفائح التكتونية.

ثانيًا، إن باطن الأرض أصلًا تحت ضغط هائل للغاية؛ فلا يندفع “الحمم” كما لو كانت معجون أسنان يخرج عبر فتحة دبوس. كما أن تقنية جدران الثقوب الزجاجية (الـ glassification) تفصل الحفرة عن التكوينات المحيطة بصورة محكمة للغاية.

باستخدام سِياط البلازما من طاقة الاندماج النووي لطلب طاقة فوق حرج فائقة النقاء من قلب الأرض، ليس هذا فعلًا من أفعال الأشرار الراغبين في تدمير الأرض، بل هي ضربة انتقامية بطولية يشنّها البشر عندما يواجهون مصيرًا مزدوجًا من اليأس: خروج تأثير الاحتباس الحراري عن السيطرة ونضوب الموارد الطاقية.

نار الكواكب في أعماق الأرض، التي استمرت بالاحتراق 4.5 مليار سنة، تنتظر الآن أن تصبح المحرك النهائي لإضاءة الألفية القادمة للبشرية.

التحرير: تشن فانغ

المراجعة الأولى: لي هوي

المراجعة الثانية: تانغ شيمينغ

المراجعة الثالثة: وانغ تشاو