Pod wodą i pod ziemią: Podróż do najgłębszych miejsc planety

Najgłębsze miejsca Ziemi nie tworzą jednego rankingu. Dno oceanu, naturalna jaskinia, kopalnia i odwiert są mierzone według innych zasad, dlatego proste pytanie „gdzie człowiek dotarł najgłębiej?” ma kilka poprawnych odpowiedzi. Najniższy znany punkt dna morskiego leży niemal 11 kilometrów pod poziomem oceanu, najgłębszy pionowy odwiert przekroczył 12 kilometrów, ale człowiek nie mógł do niego wejść. W kopalniach pracuje się na głębokości około 4 kilometrów, natomiast eksploracja naturalnych jaskiń kończy się nieco ponad 2 kilometry poniżej ich wejścia.

Różnice nie są wyłącznie kwestią liczb. Pod wodą głównym przeciwnikiem jest ciśnienie, w jaskiniach — ciasnota, woda i brak drogi ewakuacyjnej, a w kopalniach oraz odwiertach — temperatura rosnąca wraz z głębokością. To właśnie te ograniczenia, a nie brak ambicji, wyznaczają realną granicę eksploracji.

Jedenaście kilometrów w dół: granica, przy której woda zgniata stal

Najgłębszym dokładnie zmierzonym punktem dna oceanicznego jest Challenger Deep w Rowie Mariańskim na zachodnim Pacyfiku. Jego głębokość wynosi 10 935 metrów, z niepewnością pomiaru około 6 metrów. To więcej niż wysokość Mount Everestu liczona od poziomu morza — gdyby postawić szczyt o wysokości 8848,86 metra na dnie Challenger Deep, nad jego wierzchołkiem nadal znajdowałoby się ponad 2 kilometry wody.

Rów Mariański nie jest pojedynczą dziurą o pionowych ścianach. To rozległa struktura tektoniczna o długości około 2550 kilometrów, powstała w strefie subdukcji, gdzie płyta pacyficzna wsuwa się pod płytę filipińską. Challenger Deep jest najgłębszym zagłębieniem w południowej części rowu.

Na głębokości bliskiej 11 kilometrów panuje ciśnienie około 1100 barów, czyli ponad tysiąc razy większe niż przy powierzchni morza. Na każdy centymetr kwadratowy kadłuba działa siła porównywalna z ciężarem ponad jednej tony. Niewielkie odkształcenie, wada spawu albo mikropęknięcie materiału może doprowadzić do gwałtownej implozji.

Dlatego pojazdy zdolne do zejścia na pełną głębokość oceanu mają zwykle:

• kulistą kabinę ciśnieniową, ponieważ kula rozkłada nacisk równomierniej niż cylinder;
• ściany wykonane z grubej stali specjalnej lub tytanu;
• syntaktyczną piankę wypornościową odporną na zgniatanie;
• system awaryjnego zrzutu balastu, który pozwala rozpocząć wynurzanie bez napędu;
• minimalną liczbę otworów, przepustów i dużych okien.

Pierwszymi ludźmi na dnie Challenger Deep byli Jacques Piccard i Don Walsh, którzy 23 stycznia 1960 roku zeszli batyskafem *Trieste* na głębokość około 10,9 kilometra. Zanurzenie trwało niemal pięć godzin, natomiast pobyt na dnie — około 20 minut. W 2012 roku samotnego zejścia dokonał James Cameron w pojeździe *Deepsea Challenger*. Kolejne ekspedycje, między innymi z użyciem batyskafu *Limiting Factor*, pokazały, że powtarzalne zejścia są możliwe, ale nadal wymagają statku wsparcia, zespołu inżynierów, odpowiedniej pogody oraz sprzętu projektowanego specjalnie do pełnej głębokości oceanu.

Najbardziej dokuczliwa nie jest sama ciemność. Poniżej około 200 metrów ilość światła szybko przestaje wystarczać do fotosyntezy, a w strefie hadalnej panuje praktycznie całkowity mrok. Większy problem stanowi nawigacja. Sygnał GPS nie przenika przez wodę, łączność radiowa również jest bezużyteczna, więc pozycję określa się za pomocą systemów akustycznych i nawigacji inercyjnej. Transmisja danych jest powolna, a każdy manewr przy dnie trzeba wykonywać ostrożnie, aby pojazd nie ugrzązł w osadzie.

Mimo ciśnienia, temperatury wody wynoszącej zwykle około 1–4°C i niedoboru pokarmu dno nie jest martwe. Żyją tam mikroorganizmy, skorupiaki i strzykwy przystosowane do środowiska, w którym zwykłe białka oraz błony komórkowe przestałyby działać prawidłowo. Nie wszystkie sensacyjne opowieści o „potworach głębinowych” mają jednak oparcie w badaniach. Na największych głębokościach nie występują wielkie drapieżne ryby; ich fizjologia ma własne ograniczenia ciśnieniowe.

Rekord pod ziemią nie oznacza miejsca, do którego można wejść

Najgłębszym pionowym otworem wykonanym przez człowieka pozostaje odwiert SG-3 na Półwyspie Kolskim, znany jako Kolski Supergłęboki. Wiercenie rozpoczęto w 1970 roku, a w 1989 roku osiągnięto 12 262 metry. To około 1,3 kilometra głębiej niż Challenger Deep, ale średnica najgłębszej części otworu wynosiła zaledwie kilkanaście–kilkadziesiąt centymetrów. Nie była to podziemna studnia ani szyb, którym ktokolwiek mógł zjechać.

Celem projektu nie było wydobycie ropy lub metali, lecz pobieranie próbek i badanie skorupy kontynentalnej. Geolodzy oczekiwali między innymi dotarcia do warstwy bazaltowej rozpoznawanej wcześniej na podstawie fal sejsmicznych. Zamiast niej znaleziono silnie przeobrażone skały granitowe. Okazało się, że zmiana właściwości sejsmicznych nie musi oznaczać prostego przejścia między dwoma rodzajami skał.

Ostateczną barierą stało się ciepło. Na głębokości około 12 kilometrów temperatura dochodziła do mniej więcej 180°C, czyli była znacznie wyższa, niż zakładano podczas planowania projektu. Rozgrzane skały zachowywały się bardziej plastycznie, otwór ulegał deformacji, a narzędzia szybciej się zużywały. Każda kolejna próba wiercenia kosztowała coraz więcej i dawała coraz mniejszą szansę na trwały postęp. Prace zakończono na początku lat 90., a otwór zabezpieczono.

Kolski odwiert pokazuje ważną różnicę: długość otworu nie zawsze odpowiada pionowej głębokości. Współczesne odwierty naftowe potrafią mieć ponad 12 kilometrów długości, ale często biegną ukośnie lub poziomo. Mogą więc ustanawiać rekord długości przewodu wiertniczego, nie schodząc tak głęboko pod powierzchnię jak SG-3.

Jeszcze inaczej mierzy się kopalnie. Za najgłębszą czynną kopalnię uznaje się zwykle Mponeng w Republice Południowej Afryki. Eksploatacja złota odbywa się tam na poziomach położonych około 3,2–3,8 kilometra pod powierzchnią, a infrastruktura sięga w okolice 4 kilometrów. Zjazd do stanowiska pracy może zajmować blisko godzinę, ponieważ samo dotarcie windą na główny poziom nie kończy podróży — pozostają przejścia, kolejne szyby i transport poziomy.

Bez intensywnego chłodzenia praca byłaby niemożliwa. Temperatura pierwotnej skały na tej głębokości może przekraczać 50–60°C. Do wyrobisk tłoczy się schłodzone powietrze, a w instalacjach wykorzystuje się zimną wodę i lód. Mimo tego warunki są wilgotne, głośne i męczące. Dochodzi ryzyko wstrząsów górniczych, pożarów, awarii wentylacji oraz długiej ewakuacji.

To nie jest przestrzeń dla turystów. Osoba chcąca bezpiecznie poczuć skalę zejścia pod ziemię powinna wybrać przygotowany obiekt, a nie próbować zbliżać się do rekordowych kopalń. W Polsce sensownymi punktami odniesienia są między innymi:

• Kopalnia Guido w Zabrzu, gdzie część tras prowadzi na poziom 320 metrów;
• Kopalnia Soli „Wieliczka”, której trasa turystyczna schodzi do około 135 metrów;
• Kopalnia Soli w Bochni, oferująca wielogodzinne trasy podziemne, choć znacznie płytsze niż przemysłowe rekordy.

Już na 300 metrach da się odczuć, jak bardzo zależnym od infrastruktury środowiskiem jest kopalnia. Bez wentylacji, oświetlenia, pomp i sprawnej łączności nawet dobrze zabezpieczone wyrobisko szybko staje się niebezpieczne.

Naturalne głębiny: jaskinie, jeziora i miejsca bez łatwej drogi powrotnej

Najgłębszą poznaną jaskinią świata jest Jaskinia Wieriowkina w masywie Arabika, na terenie Abchazji w północno-zachodniej części Gruzji. Jej zmierzona deniwelacja wynosi 2212 metrów. W tym przypadku głębokość oznacza różnicę wysokości między najwyższym wejściem a najniższym osiągniętym punktem systemu, a nie długość korytarzy.

Dwa kilometry w jaskini są pod względem logistycznym trudniejsze, niż sugeruje liczba. Nie istnieje jedna winda ani prosty szyb. Trasa składa się ze studni, zacisków, mokrych korytarzy, półek, odcinków wymagających lin oraz miejsc zagrożonych zalaniem. Sprzęt, żywność, worki transportowe i butle trzeba przenosić etapami. Wyprawy na dno trwają wiele dni, a zespoły zakładają podziemne biwaki.

Największym błędem niedoświadczonych osób jest ocenianie jaskini wyłącznie na podstawie głębokości. O ryzyku decydują również:

• liczba pionowych odcinków i konieczność wielokrotnego przepinania się na linach;
• temperatura oraz stały kontakt z wodą;
• możliwość nagłego wezbrania po opadach;
• szerokość zacisków i trudność transportu rannego;
• czas potrzebny na wyjście, który bywa dłuższy niż zejście;
• brak łączności z powierzchnią.

W głębokiej jaskini drobny uraz stawu skokowego nie jest drobnym urazem. Samodzielne wyjście może przestać być możliwe, a akcja ratunkowa trwać wiele godzin lub dni. Zwykły telefon nie działa, GPS jest bezużyteczny, a klasyczne radiotelefony mają ograniczony zasięg w masywie skalnym. Do łączności stosuje się przewody, systemy niskoczęstotliwościowe albo punkty meldunkowe.

Osobną kategorią są zalane jaskinie. W czeskiej Przepaści Hranickiej roboty i sondy potwierdziły ponad 450 metrów głębokości części zalanej, lecz dna nadal nie osiągnięto. Badania geofizyczne wskazują, że cały system może być znacznie głębszy, nawet zbliżać się do kilometra. Tego wyniku nie należy jednak przedstawiać jako bezpośrednio zmierzonej głębokości. Pomiar sondą, model geofizyczny i fizyczne dotarcie do dna to trzy różne poziomy pewności.

Najgłębszym jeziorem świata pozostaje Bajkał, którego maksymalna głębokość wynosi 1642 metry. Leży w aktywnym rowie tektonicznym i zawiera około jednej piątej niezamarzniętych powierzchniowych zasobów słodkiej wody na Ziemi. W jego przypadku „podróż do głębi” ponownie wymaga pojazdu ciśnieniowego. Nurkowanie rekreacyjne kończy się setki metrów wyżej.

To ważna granica praktyczna. Standardowy limit nurkowania rekreacyjnego wynosi zwykle 30–40 metrów, zależnie od organizacji szkoleniowej i uprawnień. Głębsze zejścia są nurkowaniem technicznym: wymagają innych mieszanin oddechowych, dodatkowych butli, planu dekompresji i zespołu zabezpieczającego. Już na 100 metrach ciśnienie otoczenia wynosi około 11 barów, a błąd w doborze gazu może wywołać narkozę azotową, toksyczność tlenową lub utratę przytomności. Sam zakup lepszego automatu oddechowego nie rozwiązuje tych problemów.

FAQ

Jakie jest najgłębsze miejsce na powierzchni Ziemi?
Challenger Deep w Rowie Mariańskim. Jego najlepiej udokumentowana głębokość wynosi około 10 935 metrów poniżej średniego poziomu morza.

Czy Rów Mariański ma dokładnie 11 kilometrów głębokości?
Nie. Popularne „11 kilometrów” to zaokrąglenie. Wyniki zależą od miejsca, metody pomiaru, zmian prędkości dźwięku w wodzie oraz poprawek związanych z ciśnieniem i grawitacją.

Co znajduje się głębiej: Rów Mariański czy odwiert na Półwyspie Kolskim?
Odwiert SG-3 osiągnął 12 262 metry pionowej głębokości, więc sięga około 1,3 kilometra głębiej niż Challenger Deep. Jest jednak wąskim otworem w skale, a nie przestrzenią dostępną dla człowieka.

Jaka jest najgłębsza jaskinia świata?
Jaskinia Wieriowkina o zmierzonej deniwelacji 2212 metrów. Wynik opisuje różnicę wysokości między wejściem a najniższym poznanym punktem.

Czy człowiek może nurkować na dno Rowu Mariańskiego?
Tak, ale wyłącznie wewnątrz specjalistycznego batyskafu. Nurek korzystający z aparatu oddechowego nie ma możliwości przeżycia takiego zejścia.

Ile trwa zejście na dno Challenger Deep?
Zależnie od pojazdu około czterech–pięciu godzin. Podobnego czasu wymaga wynurzenie, a cała operacja zależy od stanu morza i sprawności systemów statku wsparcia.

Czy na największych głębokościach istnieje życie?
Tak. W osadach i wodzie strefy hadalnej występują mikroorganizmy, skorupiaki, strzykwy i inne organizmy odporne na ogromne ciśnienie. Nie oznacza to jednak, że mogą tam żyć wszystkie grupy zwierząt spotykane płycej.

Czy najgłębsze miejsca można zwiedzać turystycznie?
Rekordowych jaskiń, kopalń i głębin oceanicznych nie zwiedza się jak zwykłych atrakcji. Bezpiecznym początkiem są przygotowane trasy, takie jak poziom 320 w Kopalni Guido. Dają realistyczne wyobrażenie o warunkach pod ziemią bez ryzyka charakterystycznego dla ekspedycji.

Najpierw trzeba usunąć podstawowy błąd: nie porównywać wszystkich rekordów jedną liczbą. Challenger Deep jest najgłębszym punktem dna oceanu, SG-3 — najgłębszym pionowym odwiertem, Wieriowkina — najgłębszą poznaną jaskinią, a Mponeng wyznacza skalę pracy człowieka w kopalni. Dopiero po określeniu kategorii ma sens sprawdzanie głębokości, sposobu pomiaru i tego, czy podawany punkt został rzeczywiście osiągnięty, czy tylko oszacowany.