Note
Antipode (điểm đối cực): điểm nằm đối diện chính xác trên bề mặt Trái Đất so với một vị trí cụ thể.
Crust (vỏ Trái Đất): lớp ngoài cùng mỏng nhẹ của Trái Đất, chủ yếu gồm các loại đá nhẹ.
Mantle (lớp phủ): lớp đá đặc, nặng nằm bên dưới vỏ Trái Đất, có khả năng chảy rất chậm do đối lưu nhiệt.
Core (lõi Trái Đất): phần trung tâm của Trái Đất, bao gồm lõi ngoài lỏng và lõi trong rắn, chủ yếu cấu tạo từ kim loại nóng chảy.
Pressure (áp suất): lực tác động lên một diện tích nhất định, tăng dần theo độ sâu bên trong Trái Đất.
Bingham Canyon Mine (mỏ Bingham Canyon): mỏ lộ thiên lớn nhất thế giới tại Utah, Hoa Kỳ, nổi tiếng với độ sâu và kỹ thuật khai thác.
Diameter (đường kính): đường thẳng đi qua tâm hình tròn hoặc hình cầu, nối hai điểm đối diện trên chu vi.
Drilling (khoan): quá trình sử dụng thiết bị chuyên dụng để xuyên qua các lớp đất đá bằng cách xoay và cắt phá vật liệu.
Kola Superdeep Borehole (hố khoan siêu sâu Kola): hố khoan sâu nhất từng được thực hiện trên Trái Đất, nằm tại Nga, nhằm nghiên cứu cấu trúc địa chất.
Borehole collapse (sụp đổ lỗ khoan): hiện tượng thành lỗ khoan bị mất ổn định và đổ sập do áp suất cao hoặc biến dạng địa chất.
The Article
When I was a kid, I liked to dig holes in my backyard in Cincinnati.My grandfather joked that if I kept digging, I would end up in China.
Khi tôi còn nhỏ, tôi thích đào hố trong sân sau ở Cincinnati.Ông tôi đùa rằng nếu tôi tiếp tục đào, tôi sẽ đến Trung Quốc.
In fact, if I had been able to dig straight through the planet, I would have come out in the Indian Ocean, about 1,100 miles (1,800 kilometers) west of Australia.That’s the antipode, or opposite point on Earth’s surface, from my town.
Thực ra, nếu tôi có thể đào thẳng xuyên qua hành tinh, tôi sẽ chui ra ở Ấn Độ Dương, cách phía tây nước Úc khoảng 1.100 dặm (1.800 km).Đó là điểm đối cực, hoặc điểm đối diện trên bề mặt Trái Đất, so với thị trấn của tôi.
But I only had a garden spade to move the earth.When I hit rock, less than 3 feet (1 meter) below the surface, I couldn’t go deeper.
Nhưng tôi chỉ có một cái bay làm vườn để xúc đất.Khi gặp lớp đá ở độ sâu chưa đến 3 feet (1 mét) dưới mặt đất, tôi không thể đào sâu hơn.
Now, I’m a geophysicist and know a lot more about Earth’s structure.It has three main layers:
Bây giờ, tôi là một nhà địa vật lý và biết nhiều hơn về cấu trúc của Trái Đất.Trái Đất có ba lớp chính:
-
The outer skin, called the crust, is a very thin layer of light rock.Its thickness compared to Earth’s diameter is similar to how thick an apple’s skin is to its diameter.When I dug holes as a kid, I was scratching away at the very top of Earth’s crust.Lớp ngoài cùng, gọi là vỏ Trái Đất, là một lớp đá nhẹ rất mỏng.Độ dày của nó so với đường kính Trái Đất giống như độ dày của lớp vỏ táo so với quả táo.Khi còn nhỏ đào hố, tôi chỉ đang cạo bề mặt trên cùng của vỏ Trái Đất.
-
The mantle, which lies beneath the crust, is much thicker, like the flesh of the apple.It’s made of strong, heavy rock that flows up to a few inches per year as hotter rock rises away from Earth’s center and cooler rock sinks toward it.Lớp phủ, nằm bên dưới vỏ, dày hơn nhiều, giống như phần thịt của quả táo.Nó được tạo thành từ đá chắc nặng, chảy với tốc độ vài inch mỗi năm khi đá nóng hơn dâng lên từ trung tâm Trái Đất và đá lạnh hơn chìm xuống.
-
The core, at Earth’s center, is made of super-hot liquid and solid metal.Temperatures here are 4,500 to 9,300 degrees Fahrenheit (2,500 to 5,200 degrees Celsius).Lõi Trái Đất, nằm ở trung tâm, bao gồm kim loại lỏng và rắn cực nóng.Nhiệt độ ở đây từ 4.500 đến 9.300 độ F (2.500 đến 5.200 độ C).
The Earth is made up of layers. The lithosphere is the solid, outer part of the planet, including the brittle upper portion of the mantle and the crust. Volcan26/Wikimedia, CC BY-SA.
Trái Đất gồm nhiều lớp. Thạch quyển là phần rắn bên ngoài, bao gồm phần trên giòn của lớp phủ và vỏ Trái Đất. Volcan26/Wikimedia, CC BY-SA.
Earth’s outer layers exert pressure on the layers underneath, and these forces increase steadily with depth, just as they do in the ocean – think of how pressure in your ears gets stronger as you dive deeper underwater.
Các lớp ngoài của Trái Đất tạo áp lực lên các lớp bên dưới, và những lực này tăng dần theo độ sâu, giống như áp suất dưới biển – hãy nghĩ đến việc áp lực trong tai bạn tăng lên khi bạn lặn sâu hơn dưới nước.
That’s relevant for digging through the Earth, because when a hole is dug or drilled, the walls along the sides of the hole are under tremendous pressure from the overlying rock, and also unstable because there’s empty space next to them.Stronger rocks can support bigger forces, but all rocks can fail if the pressure is great enough.
Điều đó liên quan đến việc đào xuyên Trái Đất, bởi vì khi đào hoặc khoan một cái hố, các vách bên của hố phải chịu áp lực rất lớn từ lớp đá bên trên, và cũng trở nên mất ổn định do có khoảng trống bên cạnh.Đá chắc hơn có thể chịu được lực lớn hơn, nhưng tất cả các loại đá đều có thể sụp đổ nếu áp lực đủ lớn.
When digging a pit, one way to prevent the walls from collapsing inward under pressure is to make them less steep, so they slant outward like the sides of a cone.A good rule of thumb is to make the hole three times wider than its depth.
Khi đào hố, một cách để ngăn tường hố sập vào là làm cho chúng ít dốc hơn, nghiêng ra ngoài giống như các mặt của hình nón.Một nguyên tắc chung là làm hố rộng gấp ba lần độ sâu của nó.
Unstable walls
Tường không ổn định
The deepest open pit in the Earth is the Bingham Canyon Mine in Utah, which was dug with excavators and explosives in the early 1900s to mine copper ore.The pit of the mine is 0.75 miles (1.2 kilometers) deep and 2.5 miles (4 kilometers) wide.
Hố mở sâu nhất trên Trái Đất là mỏ Bingham Canyon ở Utah, được đào bằng máy xúc và thuốc nổ vào đầu những năm 1900 để khai thác quặng đồng.Hố mỏ sâu 0,75 dặm (1,2 km) và rộng 2,5 dặm (4 km).
Since the mine is more than three times wider than it is deep and the walls are sloped, the pit’s walls are not too steep or unstable.Still, in 2013, one of the slopes collapsed, causing two huge landslides that released 145 million tons of crushed rock to the bottom of the pit.Luckily, no one was hurt, but the landslides caused hundreds of millions of dollars in damage.
Vì mỏ rộng hơn ba lần so với độ sâu và các bức tường được làm dốc, nên các vách không quá dốc hoặc không ổn định.Tuy nhiên, năm 2013, một trong các sườn dốc đã sụp đổ, gây ra hai trận lở đất lớn đổ xuống đáy hố với 145 triệu tấn đá vụn.May mắn thay, không ai bị thương, nhưng các vụ lở đất đã gây ra thiệt hại hàng trăm triệu đô la.
Suppose you were to try digging through the Earth, and that the planet was all solid.(We know that it’s not, but this is the simplest scenario.)The depth of a hole all the way through the planet would be equivalent to Earth’s diameter, which is just a name for a line that passes straight through the center of a circle.So your hole would need to be about three times as wide as the diameter of the Earth in order for it to be stable.
Giả sử bạn cố gắng đào xuyên qua Trái Đất, và giả sử hành tinh hoàn toàn là thể rắn.(Chúng ta biết thực tế không phải vậy, nhưng đây là giả thuyết đơn giản nhất.)Độ sâu của một cái hố xuyên qua Trái Đất sẽ tương đương với đường kính Trái Đất, tức là một đường thẳng đi qua tâm hình tròn.Vì vậy, hố của bạn sẽ phải rộng gấp ba lần đường kính Trái Đất để ổn định.
Clearly, this is an impossible task that would completely alter the planet’s shape.
Rõ ràng, đây là nhiệm vụ bất khả thi và sẽ làm thay đổi hoàn toàn hình dạng của hành tinh.
Digging versus drilling
Đào so với khoan
Drilling can go deeper more quickly than digging because less material needs to be moved, and the smaller surface area of a borehole can be engineered to withstand more force.Energy companies routinely drill as far as 3 miles (5 kilometers) beneath the surface to find oil and gas.
Khoan có thể tiến sâu nhanh hơn đào vì phải di chuyển ít vật liệu hơn, và diện tích bề mặt nhỏ hơn của lỗ khoan có thể được gia cố để chịu lực tốt hơn.Các công ty năng lượng thường xuyên khoan sâu tới 3 dặm (5 km) dưới bề mặt để tìm dầu và khí đốt.
The deepest hole in the Earth is the Kola Superdeep Borehole in northwestern Russia, which extends 7.5 miles (12.2 kilometers) deep.Deep boreholes like this one can tell scientists a lot about Earth’s interior.However, the Kola project was eventually abandoned due to drilling challenges, such as temperatures too hot for the equipment to function, equipment failures and high costs.
Hố khoan sâu nhất thế giới là Kola Superdeep Borehole ở tây bắc nước Nga, sâu 7,5 dặm (12,2 km).Các lỗ khoan sâu như thế này cung cấp cho các nhà khoa học nhiều thông tin về cấu trúc bên trong Trái Đất.Tuy nhiên, dự án Kola cuối cùng đã bị hủy bỏ do những thách thức như nhiệt độ quá nóng khiến thiết bị không thể hoạt động, hỏng hóc thiết bị và chi phí cao.
Drilling is a tedious process.A rotary drill bit at the end of a hollow, mud-filled pipe grinds rock, penetrating just a couple inches per minute for very hard rocks.Assuming steady progress at this rate, it would take hundreds of years to drill through the Earth.
Khoan là một quá trình tẻ nhạt.Mũi khoan quay ở cuối ống rỗng chứa bùn sẽ nghiền nát đá, mỗi phút chỉ tiến được vài inch đối với các loại đá rất cứng.Nếu giữ tốc độ này liên tục, sẽ mất hàng trăm năm để khoan xuyên qua Trái Đất.
As the bit drills deeper, it takes more time to replace broken parts.And the miles of drill pipe can become so heavy that they cannot be twisted or pulled out of the hole.
Khi khoan sâu hơn, việc thay thế các bộ phận bị hỏng ngày càng mất thời gian hơn.Các ống khoan dài hàng dặm cũng trở nên quá nặng, không thể vặn hoặc kéo ra khỏi hố.
Pressure is also an issue.Borehole walls are under tremendous pressure and prone to failing.The slow movement of Earth’s mantle would eventually cause a borehole to bend and collapse.Magma, gases and liquid metal deep in the Earth, under tremendous pressure, could explode upward through the borehole toward the surface.
Áp suất cũng là một vấn đề.Các thành lỗ khoan chịu áp suất cực lớn và dễ bị sụp đổ.Sự chuyển động chậm của lớp phủ Trái Đất cuối cùng sẽ khiến lỗ khoan bị uốn cong và sập xuống.Dung nham, khí và kim loại lỏng dưới Trái Đất, dưới áp suất cực lớn, có thể phun ngược lên qua lỗ khoan về phía bề mặt.
Current drilling technologies just aren’t fast enough or durable enough to drill through Earth’s mantle and core.But we can still marvel at accomplishments like the Kola Superdeep Borehole and Bingham Canyon Mine, and dream of digging up rocks from even greater depths.
Các công nghệ khoan hiện tại chưa đủ nhanh hay bền để khoan xuyên qua lớp phủ và lõi Trái Đất.Tuy nhiên, chúng ta vẫn có thể ngưỡng mộ những thành tựu như Kola Superdeep Borehole và mỏ Bingham Canyon, và mơ về việc khai thác đá từ những độ sâu lớn hơn nữa.
Quiz
Select the correct answer for each question.
Question 1/7
1. Where would you end up if you dug straight through the Earth from Cincinnati?
2. Which layer of the Earth is similar to the flesh of an apple in the article’s analogy?
3. Why would a hole through the Earth need to be extremely wide to remain stable?
4. What is the deepest open pit mine on Earth mentioned in the article?
5. What is the main challenge that caused the abandonment of the Kola Superdeep Borehole project?
6. Which of the following best describes the Earth's core according to the article?
7. What slows down drilling progress significantly as depth increases?
