Wie könnte man ein Loch durch den flüssigen Mantel eines Planeten graben?

Die Frage nach dem Tunnel durch einen Planeten zerfrisst mich.

Wie konnte man ein Loch durch den flüssigen Mantel eines Planeten graben?

Würden Ihre Mauern nach den 15-20 km der Kruste nicht ständig brechen und auf Sie einstürzen?

Wäre es eine gerade, spiralförmige oder etwas ganz anderes?

Der Erdmantel ist nicht flüssig. Der innere Kern der Erde ist flüssig.

Antworten (5)

Sie haben hier mehrere Probleme, nehmen wir an, die logistischen sind alle gelöst (wie sie es bereits für Langstreckentunnel sind) und konzentrieren uns nur auf die technischen.

Sie haben sechs Probleme mit einem Tunnel durch das Magma:

  • Das Loch machen
  • Temperatur
  • Druck
  • Undichtigkeiten
  • Seismische Aktivität
  • Ströme

Das Loch machen

Tatsächlich ist es im Flüssigkeitsbereich einfacher, das Loch zu machen. Vorausgesetzt, Sie können genügend Kraft ausüben, können Sie den Flüssigkeitsmantel einfach aus dem Weg schieben, und er fließt. Das Problem besteht darin, ihn daran zu hindern, sich wieder zu füllen.

Temperatur

Der Mantel hat eine Temperatur im Bereich von 500°C bis 4000°C. (Einige Untersuchungen deuten darauf hin, dass der Kern sogar 6000 ° C erreichen kann). Sogar Wolfram schmilzt bei diesen Temperaturen. Diamant schmilzt bei etwa 4000 ° C und könnte überleben, wenn Sie den Tunnel aus reinem Diamant herstellen, aber das ist bei atmosphärischem Druck. Erhöhen Sie den Druck und sogar Diamant schmilzt, bevor Sie den Kern erreichen, was uns zu unserem nächsten Problem bringt.

Druck

Sie sprechen von 140 GPa (Gigapascal) Druck. Das ist das 10.000.000-fache des atmosphärischen Drucks. Die Wände des Tunnels müssten unglaublich stark sein, um dem Druck standzuhalten, oder das Innere des Tunnels müsste auf das gleiche Niveau unter Druck gesetzt werden, was die Fahrt durch den Tunnel gelinde gesagt problematisch machen würde.

Undichtigkeiten

Bei diesen Temperaturen und Drücken würde selbst ein winziges Leck schnell katastrophal werden und Sie könnten den gesamten Tunnel verlieren.

Seismische Aktivität

Der Tunnel wäre in den oberen Bereichen anfällig für Erschütterungen und Beben, bevor er den Mantel selbst erreicht. Diese Kräfte würden wirken, um sich zu verformen, zu verdrehen oder sogar direkt durch den Tunnel zu scheren.

Ströme

Der Mantel fließt, die Lava bewegt sich. Diese Bewegung würde versuchen, deinen Tunnel mitzunehmen. Das würde das bereits belastete Material stark belasten und wiederum dazu führen, dass sich der Tunnel biegt und bewegt, wenn der Mantel um ihn herum fließt.

Fazit

Es ist mit keiner aktuellen wissenschaftlichen Fähigkeit möglich, einen Tunnel durch einen erdähnlichen Planeten zu graben. Ein kleinerer Planet mit einem kühleren Kern wäre eine andere Sache.

Die erforderliche Materialwissenschaft ist unglaublich und höchstwahrscheinlich physikalisch unmöglich. Die Entwicklung von Kraftfeldern und anderer immaterieller Verstärkung könnte dies in ferner Zukunft ermöglichen, aber solche Konzepte sind bestenfalls spekulativ.

Wenn wir in Dwarf Fortress an einem Aquifer vorbeikommen wollen (effektiv eine Wasserschicht), platzieren wir Pumpen um ein Loch und entfernen das Wasser schnell genug, um eine Lichtung für Gerüste zu schaffen (lol). Wenn Menschen in die Magmaschicht gelangen, graben sie sich normalerweise durch sie hindurch, indem sie bereits vorhandene Nerven / Säulen verwenden, die sich durch sie bilden (ich nehme an, echte Mäntel sind alle flüssig). Was funktionieren könnte , ist das Abkühlen des Magmas mit Wasser zu Obsidian und das Durchgraben (im Spiel). Diese Idee war in meinem Kopf, als ich diese Frage las. Würde das einströmende Wasser das Magma nicht langsam abkühlen, um einen Pfad zu bilden, Stützen vorausgesetzt?
Es ist eine interessante Idee, wenn Sie das Magma genug abkühlen würden, würde es natürlich eine Steinsäule um das Loch herum bilden und dabei helfen, es zu stützen. Das Abkühlen dieser Gesteinsmenge von einer so hohen Temperatur, während es auch bei dieser Temperatur von mehr Gestein umgeben ist ... das wäre wiederum eine enorme technische Herausforderung für sich.
Es ist vielleicht nicht so einfach, das Wasser einfach über das Magma sabbern zu lassen (obwohl die Realität überraschend sein kann, wie einfach manche Dinge sind), aber es könnte möglich sein, eine Scheibe auszuschneiden und dann einen Behälter zu versenken, der Meerwasser enthält ( durch Druck und Schwerkraft) und lassen den Behälter kontrolliert zerfallen, damit das Wasser das Magma am effektivsten kühlt. Ich denke daran, das Magma in Ringen von oben nach unten dem Wasser auszusetzen und jeden Ring langsam über seinen Umfang zu entfernen. Auf diese Weise können Sie die Auswirkungen des umgebenden Magmas bis zu einem gewissen Grad vermeiden. Ich denke :P
Sie laufen Gefahr, eine en.wikipedia.org/wiki/Phreatic_eruption zu bekommen - die Explosion des Krakatau verursachte einen Tsunami, der auf der ganzen Welt gemessen wurde und 36000 Menschen tötete. Das war Oberflächenmagma bei "nur" 1000 Grad, das auf Wasser traf ...
Ähm, hoppla? :P Um das nicht zu schmälern, aber auf dem Bild sieht es so aus, als ob das Magma bereits ausgebrochen wäre und einen Kanal zur Oberfläche geschaffen hätte, bevor Wasser in Kontakt kam (obwohl ich mich natürlich irren könnte). Explosionen sind heftiger, wenn sie im Vergleich zu ihrer Umgebung einen höheren Druck haben - wäre dies auf dem Grund eines Ozeans genauso heftig? Eine Problemumgehung könnte auch darin bestehen, den Behälter mit kaltem, aber weniger flüchtigem Material zu füllen / auszukleiden, möglicherweise flüssigem Sauerstoff oder Stickstoff (ich gehe davon aus, dass sie beim Erhitzen weniger flüchtig sind, bin mir aber nicht sicher). Ich denke, das eigentliche Problem sind Leidenfrostschichten.
@ivy_lynx: Ich bin mir nicht ganz sicher, ob das nicht schon die angedeutete Wasserkühlung ist, aber man könnte das ganze Loch mit Wasser füllen und an einen Ozean anschließen. Ich gehe davon aus, dass die Konvektion nicht ausreicht, um dies abzukühlen, also müssen Sie etwas installieren, das Wasser durch dieses Loch pumpt. Und natürlich müssten Sie diese Struktur immer noch bauen.
@Wrzlprmft Wir schlagen ziemlich den gleichen Prozess mit verschiedenen Tools vor, denke ich.
Das Temperaturproblem könnte tatsächlich lösbar sein.
Wenn die Bohrung aus einem Dickschichtmetall mit zugesetztem Graphen für verbesserte Wärmeleitfähigkeit besteht und Sie dann eine aktive Kühlung verwenden. Die einfachste Methode wäre wahrscheinlich, Wasser herunterzupumpen und dann den Dampf darüber zur Stromerzeugung zu verwenden. Die gekühlte Bohrung würde fast sofort eine Schutzschicht aus „gefrorenem Magma“ erzeugen, sodass dies wahrscheinlich ausreichen würde, um vor Hitze zu schützen.
Natürlich wäre die benötigte Wassermenge ziemlich immens und würde erfordern, dass die Bohrung SEHR weit ist, was die Druckprobleme verschlimmert. Obwohl das "gefrorene Magma" dabei helfen würde. Genauso wie der Druck des Wassers. Die Hülle aus gefrorenem Magma würde auch bei Lecks helfen. Ich glaube immer noch nicht, dass aktuelle Materialien dem Druck und anderen mechanischen Kräften standhalten könnten, also füge ich dies als Kommentar hinzu und gebe keine separate Antwort. (Da sich die grundlegende Antwort nicht ändert.)
Tantal-Hafniumcarbid-Legierungen können einen Schmelzpunkt von 3990 ° C haben, sodass sie möglicherweise der Hitze standhalten können, keine Ahnung, wie sie auf Druck reagieren, und natürlich würden die anderen von Ihnen erwähnten Probleme immer noch bestehen. Der Wiki-Artikel erwähnt das im Jahr 2015

Ich fürchte, dass die konventionelle Wissenschaft Sie hier im Stich lassen könnte. So ist es beispielsweise technisch nicht möglich, tatsächlich durch eine Flüssigkeit zu "bohren". (Ganz zu schweigen von der unglaublichen Hitze und dem Druck, die in diesem Szenario auftreten.)

Dies ist jedoch die Worldbuilding SE, nicht die Geophysics SE. Das heißt, wenn wir durch den Mantel eines Planeten "bohren" müssen, müssen wir es nur im Universum plausibel machen.

Ich gehe davon aus, dass Sie sich dafür in einem generischen Soft-Science-Fiction-Universum befinden. Dies gibt Ihnen einige Optionen:

Kraftfelder

Erzeugte und fokussierte Kraftwände könnten verwendet werden, um das geschmolzene Gestein und Metall "einfach" aus einem Weg durch den Mantel zu schieben. Ein Aufbau wie dieser würde wahrscheinlich eine Reihe von Generatoren in der Mitte des Hohlraums beinhalten, um den Tunnel zu verstärken. Dieser Prozess sollte unglaubliche Mengen an Energie erfordern, um ihn plausibel zu machen. (Ob dies als triviale Angelegenheit einer Ultra-Tech-Zivilisation oder als titanisches Unterfangen einer geringeren Zivilisation geschieht, bleibt dem Autor/Designer überlassen.) Ein Tunnel wie dieser könnte sich tatsächlich biegen , um allen Strömungen im geschmolzenen Meer der Mantel.

Magma-Schiffe

Wenn das Ziel einfach darin besteht, durch das flüssige Material des Mantels zu reisen und / oder es zu ernten, könnte ein fortschrittliches Fahrzeug (richtig abgeschirmt) durch die Flüssigkeit "schwimmen", als wäre es ein Ozean. Diese Lösung würde immer noch ein Loch erfordern, das durch die Kruste gebohrt wird, um diese Fahrzeuge einzusetzen.

Ich könnte wirklich weitermachen, die Möglichkeiten sind endlos. Das Wichtigste hier ist, die Probleme mit dem zu kennen, was Sie zu tun versuchen, und dann, wie Sie diese Probleme auf vernünftige Weise überwinden können.

Wie Tim B werde ich davon ausgehen, dass die Logistik gelöst ist, und mich nur mit den Wänden des Tunnels befassen.

Angenommen, die Wände bestehen aus Diamant und dieser ist in praktisch unbegrenzten Mengen verfügbar. Diamant beginnt bei 11 Millionen Atmosphären von der geschmolzenen flüssigen Form zur Bildung fester Brocken überzugehen ( http://news.discovery.com/space/alien-life-exoplanets/diamond-oceans-jupiter-uranus1.htm ).

Angenommen, die Tunnelwände müssten so dick wie Diamant sein, dass zumindest vorübergehend ein fester innerer Kern aufrechterhalten werden könnte, während die Außenkanten der Wände schmelzen. Zum Beispiel 100 Meter dicke Diamanten. Wir brauchen jetzt „nur noch“ die Lösung zweier Probleme:

  1. Kühlung des Tunnels : Wir haben bereits angenommen, dass die Logistik gelöst ist, also handelt es sich lediglich um eine großflächige Kühlung oder vielleicht um eine neue geothermische Energielösung.
  2. Verlust von Diamanten durch Schmelzen : Das schwierigere Problem. Diamant von der Außenwand verteilt sich im geschmolzenen Kernmaterial. Diamant muss kontinuierlich an der Innenwand synthetisiert werden und langsam zur Außenwand wandern. So verrückt das auch klingen mag, lebende Organismen schaffen ähnliche Strukturen durch einen kontinuierlichen Zyklus von innerem Wachstum und äußerem Verlust.

Ein paar ausgefallene Ideen, einschließlich Science-Fiction-Konzepte:

Drehen des Planeten entlang seiner Achse: Obwohl nur möglich, drehen Sie den Planeten schnell genug, um den Druck zu verringern - obwohl dies nur durch die Zerstörung des größten Teils des Planeten funktionieren würde.

Ein Wundermaterial, das von Nanobots hergestellt und von KI entworfen wurde: Wir kennen die Antwort vielleicht nicht, aber setzen Sie eine gute intelligente KI auf die Aufgabe und sie findet vielleicht doch eine Lösung, sogar eine mit brutaler Gewalt, wie die Verwendung unzähliger Nanobots zum kontinuierlichen Minen. cool, und erstellen Sie Stützstrukturen mit einem Wundermaterial.

Wurmloch: Obwohl Wurmlöcher theoretisch existieren, aber extrem klein sind und nur für Bruchteile der Zeit bestehen, muss möglicherweise noch eine Technologie erfunden werden, die länger anhaltende, größere Wurmlöcher ermöglicht. Dadurch könnte das Magma vollständig umgangen werden.

Anti-Schwerkraft: Wenn jemand eine abstoßende Kraft erzeugen kann, indem er schwere Gegenstände wegdrückt, kann es möglich sein, ein Loch mit vielen abstoßenden Anti-Schwerkraft-Generatoren aufrechtzuerhalten. Wiederum zu erfinden.

Alles in allem noch ziemlich schwer zu erfinden. Macht es viel attraktiver, um den Planeten zu reisen.

Lassen Sie ein kleines schwarzes Loch zu Ihren Füßen fallen. Wenn es gerade fällt, wird es bis zum Mittelpunkt der Erde durchfallen und den ganzen Weg gehen (fast bis zur anderen Seite der Welt) und dann zum Mittelpunkt der Erde zurückfallen und dies viele Male wiederholen, bis es sich dort niederlässt das Zentrum. Ich ignoriere die Rotation der Erde, die die Dinge verkomplizieren wird.

Das Schwarze Loch verschlingt Magma und hinterlässt einen Tunnel. Der Tunnel wird sich leider schnell wieder füllen. Der Fülltunnel ist natürlich Ihr geringstes Problem. Es wird nicht lange dauern, bis die ganze Erde verschlungen ist.

Das Schwarze Loch könnte auch sehr gut einen großen Kaboom machen, lange bevor es Zeit hat, viel von irgendetwas anderem zu tun. Aber natürlich haben sie nichts Magisches an sich .
Leider ist keines dieser beiden Dinge wahrscheinlich. Sogar ein Schwarzes Loch, das groß genug ist, um mehr als einen Bruchteil eines Nanometers zu sein, wird genug Strahlung abgeben, um jede Materie, die sich ihm nähert, zu verdampfen und eine Schicht aus Plasma geringer Dichte um den Ereignishorizont herum zu bilden. Abgesehen davon, dass das Schwarze Loch wirklich so klein ist, dass es keinen großen Brocken Materie aus dem Medium herausschneiden kann, durch das es sich bewegt, wird seine Aufnahme weiter durch die Tatsache eingeschränkt, dass es aktiv jede Materie wegbläst, die es versucht mit einem hohen Strahlungsfluss nahe kommen.
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