Bản quyền hình ảnh Getty Images Những hồ nước, những khu rừng, bụi mịt mờ và tuyết trắng ở Bán đảo Kola, nằm sâu trong Vòng Bắc cực, khiến cho góc này của Nga trông như thể xứ sở thần tiên.
Thế nhưng ở giữa nơi thiên nhiên đẹp đẽ này lại hiện lên khung cảnh hoang tàn, nơi có một trạm nghiên cứu khoa học Liên Xô bị bỏ hoang.
Giữa tòa nhà đổ nát là một mái sắt rỉ sét, nằm lẫn trong sàn bê tông, được chằng giữ bằng một vành đai sắt dày dặn cũng rỉ sét không kém.
Một số người người quả quyết rằng đây chính là lối đi dẫn vào địa ngục.
Đó là Hố khoan Siêu sâu Kola (Kola Superdeep Borehole), hố khoan sâu nhất con người từng tạo ra, và là điểm khoan nhân tạo đi sâu nhất vào trong lòng Trái Đất.
Công trình có ở độ sâu 40.230 bộ (12,2km), sâu tới mức người dân địa phương đoan chắc là ta có thể nghe được tiếng gào thét của những linh hồn bị tra tấn vọng ra từ địa ngục.
Liên Xô đã mất gần 20 năm để xuống sâu được tới mức đó, nhưng dự án mới chỉ đi được khoảng một phần ba hành trình khoan xuyên qua lớp vỏ để tới lớp phủ (quyển manti) Trái Đất thì phải ngưng do những biến động của nước Nga thời hậu Liên Xô.
Hố khoan siêu sâu của Liên Xô không phải là dự án duy nhất.
Trong thời Chiến tranh Lạnh, đã có cuộc đua giữa các siêu cường trong việc khoan càng sâu càng tốt vào lớp vỏ Trái Đất, thậm chí xuyên đến lớp phủ Trái Đất.
Nay, Nhật Bản cũng muốn thử sức.
"Thời Bức màn Sắt là lúc dự án khoan sâu này bắt đầu," Uli Harms từ Chương trình Khoan sâu Nghiên cứu Khoa học Lục địa Quốc tế, người hồi trẻ từng làm việc trong dự án của Đức cạnh tranh với dự án hố khoan Kola, nói.
"Có sự cạnh tranh nhất định giữa chúng tôi. Một trong những động cơ chính là bởi đơn giản là người Nga không muốn công bố thông tin họ thu thập được."
"Khi Nga bắt đầu khoan, họ nói rằng họ đã tìm thấy nước chảy tự do, mà đó là điều hầu hết các khoa học gia đều không tin. Nhận thức chung của các khoa học gia phương Tây trước đây là vỏ Trái Đất ở độ sâu 5km trở xuống thì trở nên vô cùng dày đặc, đặc tới mức nước không thể thẩm thấu qua."
"Mục tiêu tối thượng của dự án [mới] là làm thế nào để lấy được những mẫu vật sống động, thực sự là mẫu phẩm lấy từ lớp phủ ở đúng nguyên trạng lên," Sean Toczko, quản lý dự án của Cơ quan Khoa học Nghiên cứu Biển-Trái Đất của Nhật, nói.
"Tại những nơi như Oman, ta có thể thấy lớp phủ nằm gần với bề mặt Trái Đất hơn, nhưng đó là phần lớp phủ có từ hàng triệu năm trước."
"Đó là sự khác biệt giữa chuyện có một con khủng long sống và một bộ xương khủng long hóa thạch."
Nếu như Trái Đất giống như củ hành tây, thì phần vỏ Trái Đất giống như lớp vỏ lụa trên bề mặt. Phần này chỉ dày 25 dặm (40km). Bên dưới phần vỏ này là phần lớp phủ, hay còn được gọi là quyển manti, dày 1.800 dặm. Vào sâu hơn nữa, dưới lớp phủ sẽ là phần lõi Trái Đất.
Cũng giống như cuộc đua chinh phục không gian, cuộc đua khám phá "mặt trận xuyên sâu vào lòng đất" mà không rõ là sẽ xuống sâu tới mức nào này là cách thể hiện khả năng kỹ thuật phi thường, công nghệ tối tân và "những thứ đúng đắn".
Các khoa học gia đi tới những nơi con người chưa từng chạm tới. Các mẫu đất đá lấy từ những hố khoan siêu sâu như thế này có thể đem đến những thông tin quan trọng cho khoa học không kém gì các mẫu phẩm Nasa lấy được về từ Mặt Trăng.
Điều duy nhất khác biệt là lần này, người Mỹ đã không thắng cuộc đua. Mà thật ra thì không ai thắng.
Các dự án của Hoa Kỳ, Nga và Đức
Hoa Kỳ là nước khởi đầu việc khoan sâu trong cuộc đua khám phá lòng Trái Đất. Vào cuối thập niên 1950, một tổ chức có cái tên rất hay là Hiệp hội Tổng hợp
Hoa Kỳ đã đưa ra chương trình nghiêm túc đầu tiên nhằm khoan sâu xuống quyển manti.
Tổ chức vốn là câu lạc bộ nhậu về sau chuyển thành hiệp hội này là một nhóm không chính thức gồm các gương mặt hàng đầu trong cộng đồng khoa học Hoa Kỳ. Ý tưởng của họ trong việc khoan xuyên qua vỏ Trái Đất đến quyển manti được gọi là Dự án Mohole, được đặt tên theo Điểm Gián đoạn Mohorovičić, tức là điểm tiếp giáp giữa lớp vỏ và lớp phủ (quyển manti) của Trái Đất.
Thay vì khoan một hố cực cực sâu, chương trình của Mỹ - được tiểu thuyết gia John Steinbeck quan sát - quyết định đi đường tắt thông qua đáy Thái Bình Dương, tại một địa điểm ở ngoài khơi Guadalupe, Mexico.
Lợi thế của việc khoan qua đáy đại dương là vỏ Trái Đất ở đó mỏng hơn, nhưng lại có bất lợi là nơi vỏ Trái Đất mỏng nhất cũng là nơi đại dương sâu nhất.
Liên Xô bắt đầu khoan ở Vòng Bắc Cực vào năm 1970.
Và cuối cùng, vào năm 1990, Chương trình Khoan sâu Trên Lục địa của Đức (KTB) được bắt đầu ở Bavaria. Dự án này đã khoan xuống được 5,6 dặm (9km).
Cũng giống như sứ mệnh lên Mặt Trăng, vấn đề là những công nghệ cần thiết để đem đến thành công cho các chương trình nói trên toàn là những thứ cần phải sáng tạo mới hoàn toàn.
Khi Dự án Mohole 1961 bắt đầu khoan vào đáy biển, hoạt động khoan thăm dò, khai thác dầu khí vẫn còn là chuyện xa xôi. Chưa ai từng sáng chế ra những công nghệ mà ngày nay là vô cùng thiết yếu, chẳng hạn như hệ thống điều khiển định vị động (dynamic positioning), là kỹ thuật cho phép tàu khoan đứng yên tại chỗ phía trên giếng khoan.
Thay vào đó, các kỹ sư phải ứng biến ra những công nghệ cần thiết. Họ lắp đặt một hệ thống chân vịt ở hai bên tàu khoan để cố định tàu ở bên trên hố khoan.
Một trong những thách thức lớn nhất mà các kỹ sư người Đức phải đối diện là nhu cầu khoan một cái hố có chiều càng thẳng đứng càng tốt. Giải pháp mà họ đưa ra là thứ mà ngày nay đã trở thành công nghệ tiêu chuẩn trong lĩnh vực dầu khí trên thế giới.
"Từ kinh nghiệm của người Nga thì điều thấy rõ là quý vị cần phải khoan xuống theo hướng càng thẳng đứng càng tốt. Bởi nếu không thì quý vị sẽ làm gia tăng mô-men xoắn ở mũi khoan và khiến làm chệch hố khoan," Uli Harms nói.
"Giải pháp là phải phát triển được những hệ thống khoan theo chiều thẳng đứng. Những thứ này ngày nay là tiêu chuẩn công nghiệp, nhưng chúng ban đầu được phát triển cho KTB, và chỉ hiệu quả cho tới độ sâu 7,5km (4,7 dặm). Cho nên với 1,5-2km cuối cùng, hố khoan đi chệch khỏi trục thẳng đứng gần 200m."
"Chúng tôi cố gắng sử dụng một số kỹ thuật mà Nga có từ hồi đầu thập niên 1990 hoặc cuối 1980, khi Nga bắt đầu cởi mở hơn và sẵn lòng hợp tác với phương Tây," ông nói thêm. "Thật không may là chúng tôi đã không thể có thiết bị kịp thời."
Nhiều trở ngại
Tuy nhiên, mọi chương trình này đều đã kết thúc trong tình trạng thất bại, dù ở mức độ ít, nhiều khác nhau.
Đã có những khởi đầu sai và những vật cản. Rồi tới chuyện máy móc vấp phải nhiệt độ quá cao ở sâu dưới lòng đất, rồi chuyện chi phí, chuyện chính trị - tất cả những thứ này đã cản trở giấc mơ của các khoa học gia muốn khoan sâu hơn nữa, phá vỡ kỷ lục hố khoan sâu nhất.
Hai năm trước khi Neil Armstrong bước chân trên Mặt Trăng, Quốc hội Mỹ đã huỷ bỏ ngân khoản cho Dự án Mohole khi chi phí bắt đầu tăng chóng mặt tới mức mất kiểm soát. Vài mét basalt mà dự án mang lên được ngốn mất khoảng 40 triệu đô la, nếu tính quy đổi tương đương với thời giá hiện nay.
Rồi đến lượt Hố khoan Siêu sâu Kola.
Việc khoan xuống bị ngừng vào năm 1992, khi nhiệt độ đạt mức 180 độ C. Lúc này, hố khoan đã đạt độ sâu gấp đôi so với mức mong đợi, và việc khoan sâu thêm là bất khả thi.
Sau khi Liên Xô sụp đổ, các dự án như thế này không còn ngân khoản hoạt động nữa. ba năm sau, toàn bộ cơ sở khoan sâu đã bị đóng cửa. Ngày nay, địa điểm bị bỏ hoang trở thành điểm đến cho những du khách ưa mạo hiểm.
Hố khoan của Đức có số phận may mắn hơn so với các hố khác. Giàn khoan khổng lồ hiện vẫn còn đó - và nay là một địa điểm thu hút khách du lịch - nhưng giờ đây thì cần cẩu chỉ hạ xuống các công cụ để đo đạc thông tin. Địa điểm khoan trên thực tế đã trở thành đài quan sát, hoặc thậm chí có thể coi như một bảo tàng nghệ thuật.
Khi nghệ sỹ người Hà Lan Lotte Geevan hạ chiếc microphone có gắn vỏ bảo vệ cách nhiệt của mình xuống dưới hố khoan siêu sâu của Đức, nó đã bắt được một tiếng động ầm ào, trầm thấp mà các khoa học gia không thể lý giải được, một tiếng động ầm ào khiến bà "cảm thấy thật nhỏ bé; đó là lần đầu tiên trong đời tôi, trái cầu khổng lồ mà chúng ta đang sống trên đó trở nên sống động, phát ra thứ âm thanh nghe rất ám ảnh," bà nói.
"Có một số người nghĩ rằng âm thanh nghe như từ địa ngục. Những người khác thì cảm giác như mình đang nghe thấy hơi thở của Trái Đất."
"Kế hoạch khi đó là khoan một cái hố sâu hơn hố của Liên Xô," Harms nói. "Nhưng chúng tôi thậm chí còn chưa đạt tới mức 10km đúng hạn. Thế rồi ở chỗ chúng tôi khoan thì nhiệt độ cao hơn chỗ người Nga khoan. Rõ ràng là chúng tôi sẽ gặp khó khăn hơn nhiều khi khoan xuống sâu hơn nữa."
"Khi đó, nước Đức đang trong những năm đầu của thập niên 1990, và sẽ không hay ho gì khi tranh cãi để đòi tăng thêm ngân sách bổ sung cho việc khoan sâu tiếp xuống, bởi việc thống nhất nước Đức đã tiêu tốn rất nhiều tiền bạc rồi."
Khó có thể thoát khỏi cảm giác cuộc đua đào sâu tới lớp phủ Trái Đất là phiên bản cập nhật của cuốn tiểu thuyết nổi tiếng Hành Trình Vào Tâm Trái Đất.
Tuy các khoa học gia không trông mong sẽ tìm thấy một hang động ẩn kín với đầy những khủng long, nhưng họ vẫn mô tả dự án của mình là "những cuộc thám hiểm".
"Chúng tôi nghĩ về nó như một cuộc thám hiểm, bởi nó thực sự cần thời gian, cả cho công tác chuẩn bị lẫn cho việc thực hiện," Harms nói, "và bởi vì quý vị sẵn sàng đi tới vùng đất không bóng người, nơi chưa từng có ai đặt chân đến; đó là điều thực sự bất thường trong thời đại này."
"Quý vị sẽ luôn tìm thấy một cái gì đó khiến mình thực sự ngạc nhiên, đặc biệt là khi quý vị đi xuống một nơi rất là sâu trong vỏ Trái Đất."
"Và nếu như ta nói về KTB hay về Kola, thì các giả thuyết đứng đằng sau những mục tiêu này đã tồn tại được 30-40 năm nếu tính vào thời điểm bắt đầu khoan."
"Các sứ mệnh này giống như là hành trình đi khám phá hành tinh vậy," Damon Teagle, giáo sư địa hoá học tại Trường Khoa học Đại dương và Trái Đất, Trung tâm Hải dương học Quốc gia Southampton thuộc Đại học Southampton, người đã tham gia mạnh mẽ vào dự án mới do Nhật dẫn đầu, nói.
"Chúng là các dự án khoa học thuần tuý và quý vị sẽ không bao giờ biết được là mình sẽ tìm thấy những gì."
"Tại Hố 1256 [là một hố do Dự án Khoan Biển Sâu (Deep Sea Drilling Project - DSDP) và Chương trình Khoan Đại dương (Ocean Drilling Program - ODP) thực hiện], chúng tôi là nhóm đầu tiên được chứng kiến sự nguyên vẹn của vỏ Trái Đất ở đại dương. Chưa có ai từng đạt được điều đó. Thực sự là vô cùng phấn khích. Luôn có những điều bất ngờ."
Ngày nay, "M2M-Mohole to Mantle" ("Từ Mohole tới Lớp Phủ") là một trong những dự án quan trọng nhất của Chương trình Khám phá Đại dương Quốc tế (International Ocean Discovery Program - IODP).
Cũng như trong Dự án Mohole gốc, các khoa học gia đang có kế hoạch khoan xuyên đáy biển ở nơi vỏ Trái Đất chỉ sâu khoảng 6km. Mục tiêu của dự án khoan siêu sâu trị giá 1 tỷ đô la này là nhằm thu thập các mẫu đất đá từ lớp phủ nguyên trạng lần đầu tiên trong lịch sử nhân loại.
"Để làm được việc này, sẽ cần có sự quyết tâm cùng cam kết mạnh mẽ từ Nhật Bản," Teagle, người đang tham gia tích cực vào dự án, nói.
Bất chấp tầm quan trọng của dự án, tàu khoan khổng lồ Chikyū đã được đóng gần 20 năm trước. Tàu Chikyū sử dụng hệ thống GPS và sáu phi cơ điều khiển bằng máy điện toán, là các thiết bị có thể điều chỉnh vị trí của con tàu khổng lồ này ở các thay đổi dịch chuyển thậm chí chỉ 50cm.
"Ý tưởng là con tàu này sẽ đón nhận cây đuốc và tiếp tục công việc đã được dự án gốc Mohole khởi động hồi 50 năm trước," Sean Toczko, quản lý dự án tại Cơ quan Khoa học Nghiên cứu Hải dương-Trái Đất Nhật Bản, nói.
"Các hố khoan siêu sâu đã cho chúng ta biết rất nhiều về lớp vỏ lục địa dày. Điều mà chúng ta đang tìm kiếm chính là tìm hiểu thêm về đường ranh giới giữa phần vỏ và phần phủ (quyển man-ti) của Trái Đất."
"Điểm chủ chốt ở đây là có ba địa điểm ứng viên chính. Một ở ngoài khơi Costa Rica, một ở ngoài khơi Baha, và một ở ngoài khơi Hawaii."
Mỗi nơi đều có những điểm ưu, nhược giữa độ sâu đại dương, khoảng cách từ địa điểm khoan và nhu cầu cần có một cơ sở trên bờ để hỗ trợ cho hoạt động của dự án tỷ đô, hoạt động 24 giờ mỗi ngày ở ngoài biển.
"Cơ sở hạ tầng có thể được xây dựng, nhưng sẽ mất thời gian và tiền bạc," Toczko nói thêm.
"Cuối cùng, vấn đề thực sự chính là chuyện chi phí," Harms nói. "Các chuyến thám hiểm này cực kỳ tốn kém, và do đó rất khó để có thể làm lại. Chúng có thể tiêu tốn hết hàng trăm triệu euro, và chỉ có một tỷ lệ phần trăm nhỏ là phục vụ cho khoa học nghiên cứu Trái Đất, phần còn lại là dành cho phát triển công nghệ, và tất nhiên là cho chi phí hoạt động."
"Chúng ta cần có các chính trị gia đầy cảm hứng, những người sẽ lên tiếng mạnh mẽ về giá trị của những cuộc thám hiểm này."
Bài tiếng Anh đã đăng trên BBC Future.
