Quá trình khoan xuyên thủng Trái Đất xảy ra như thế nào?

Các nhà khoa học đưa ra một số dự đoán về quá trình khoan thủng Trái đất dù cho tới này con người vẫn không thể thực hiện điều này. Dự đoán được đưa ra dựa trên dữ liệu từ những dự án khoan khác. Để khoan thủng Trái đất có đường kính 12.756 km cần tới máy khoan khổng lồ và hàng thập kỷ làm việc.

Vỏ Trái Đất, dày khoảng 100 km là lớp đầu tiên cần khoan xuyên qua. Khi mũi khoan đi xuống sâu hơn dưới lòng đất, áp suất khí quyển sẽ tăng lên, cứ 3 mét đá tương đương với khoảng 1 áp suất khí quyển.

Lỗ khoan siêu sâu Kola ở Nga với độ sâu 12,2 km là hố nhân tạo sâu nhất hiện nay và mất gần 20 năm mới đạt được độ sâu này. Áp suất dưới đáy hố lớn gấp 4.000 lần so với áp suất ở mực nước biển. Còn hơn 80 km nữa đáy hố mới tiếp cận được lớp tiếp theo của Trái Đất, lớp phủ, lớp đá đặc và tối màu, dày 2.800 km, chi phối các mảng kiến tạo.

Vào những năm 1950 và 1960, các nhà khoa học đã cố gắng khoan đáy biển sâu để chạm tới ranh giới giữa lớp phủ và vỏ Trái Đất được gọi là "Moho", nhưng thất bại.

Một vấn đề quan trọng khác là chiếc hố được tạo ra khi khoan xuyên Trái đất sẽ sụp đổ trừ khi liên tục bơm dung dịch khoan để giúp cân bằng áp suất bên trong hố với áp suất của đất đá xung quanh. Dung dịch dùng khi khoan giếng dầu và biển sâu là hỗn hợp bùn gồm các khoáng chất nặng.

Dung dịch khoan còn có công dụng làm sạch mũi khoan để ngăn cát sỏi bám vào máy móc, đồng thời giúp giảm nhiệt độ dù điều này là bất khả thi ở các lớp trong cùng của Trái Đất. Ví dụ, nhiệt độ trong lớp phủ lên tới 1.410 độ C nên mũi khoan làm bằng thép không gỉ sẽ tan chảy, nên cần được làm bằng hợp kim chuyên dụng đắt tiền, ví dụ như titan.

Lõi Trái Đất ở độ sâu khoảng 2.900 km, lõi ngoài cấu tạo chủ yếu từ niken và sắt lỏng, cực kỳ nóng với mức nhiệt 4.000 - 5.000 độ C. Vì vậy, việc khoan xuyên qua hỗn hợp nóng chảy này sẽ gây ra hàng loạt vấn đề như nhiệt độ siêu nóng làm tan chảy mũi khoan.

Khi đã khoan sau 5.000 km, mũi khoan sẽ chạm tới lõi bên trong, nơi áp suất mạnh đến mức gấp 350 triệu lần áp suất khí quyển, mũi khoan sẽ phải chịu áp suất khoảng 350 gigapascal.

Mũi khoan sẽ bị lực hấp dẫn của Trái Đất kéo xuống lõi trong toàn bộ quá trình. Ở tâm lõi, do lực kéo của khối lượng Trái Đất sẽ bằng nhau theo mọi hướng nên lực hấp dẫn sẽ tương tự như ở trên quỹ đạo, dẫn đến trạng thái không trọng lượng.

Nếu vượt qua tất cả những trở ngại trên, mũi khoan có thể chạm đến điểm giữa thì vẫn còn một chặng đường dài để sang phía bên kia. Lực hấp dẫn sẽ thay đổi tương ứng với vị trí mũi khoan, khi mũi khoan tiếp tục hướng tới bên kia hành tinh, kéo nó trở về lõi. Ngược lại với lúc đi xuống, mũi khoan sẽ phải chống lại lực hấp dẫn khi hướng lên bề mặt, tới lõi ngoài, lớp phủ và lớp vỏ.