Das geheimnisvolle und unbekannte Erdinnere beschäftigt Forscher weltweit und treibt diesen zu ungewöhnlichen Tatendrang an. Es geht im Kern um die Erforschung des Schalenmodells der Erde mit all seiner geologischen Vielfalt. Den Gesamtzusammenhang an jedem Schalenübergang verstehen und interpretieren zu können, ist dabei ein Hauptanliegen der Forschung.
Als weiteren wichtigen Forschungspunkt ist die Temperaturentwicklung in Abhängigkeit von der Bohrtiefe zu nennen. Auch der Zusammenhang der sich verändernden Erddichte bei zunehmender Näherung an den Erdmittelpunkt ist noch erklärungsbedürftig.
Die genaue Entstehung des Schwerefeldes der Erde im Allgemeinen sowie der Schwerkraft im Besonderen sind weitere Forschungsanliegen, welchen durch eine Tiefbohrversuchsreihe nähergekommen werden soll.
1. Forscherdrang nach unbekanntem Terrain
Die russische Halbinsel Kola, im Nordwesten Russlands gelegen, ist seit 1979 in ihrem Bekanntheitsgrad durch eine dort angelegte Tieflochbohrung erheblich gestiegen. Es handelt sich mit 12.262 Meter Tiefe um das tiefste Bohrloch, welches der Mensch jemals in die Erde gebohrt hat.
Die geometrische Auswahl dieser Halbinsel Kola ist unter dem Gesichtspunkt des dort festgestellten stabilen Kratons getroffen worden. Die über einen langen Zeitraum unveränderte Struktur eines Kratons hat dabei als wesentliche Grundlage bei der Erforschung des Erdinneren gedient.
Jene kratonische Stabilität über eine längere zeitliche Periode hinaus ist bei einem solchen Forschungsvorhaben von besonderer Bedeutung. Es geht dabei immer um eine Fehlerminimierung bei einer nach jeder Versuchsreihe gezogenen Schlussfolgerung.
2. Unbekannte Geheimnisse über und unter der Erde
Die stufenweise Geheimnisenthüllung unter unserer Erdoberfläche fördert ernüchternd zutage, wie wenig wir doch über das Erdinnere wissen. Mit jeder neu gewonnenen Erkenntnis wird uns staunend eine sich stetig erweiternde Vielfalt bewusst, welche sich unter unserer guten alten Mutter Erde verbirgt.
Doch auch wenn wir den Blick nach oben richten, erkennen wir eine mindestens ebenso große, noch unerforschte Geheimnisvielfalt, welche sich beim Anblick unserer faszinierenden Sternenwelt auftut. Die schier unendliche Weite des Weltalls lässt uns bestenfalls schemenhaft jene Weltraumglobalität erahnen.
Wir werden darin noch bestärkt, seitdem 1957 der erste von Menschen entwickelte Satellit seinen Weg in das Weltall angetreten hat. Die unüberbrückbare Weite des Raumes beflügelt unsere Fantasie und Vorstellungskraft.
3. Das für den Menschen verborgene Erdinnere
Es setzt sich eine Tendenz zu der Annahme beim Menschen durch, dass wir vom Weltraum inzwischen mehr wissen als von der inneren Beschaffenheit unserer Erde. Die sehr große Distanz zur Sternenwelt verhindert jedoch ein direktes Erforschen eines weit von uns entfernten Gestirns.
Es bleibt dem Menschen hier nur seine Fantasie, mit welcher er einen funktionierenden Ablauf und verschiedenartigen Zusammenhang zwischen einem für ihn unerreichbaren Objekt zu erklären versucht. Die bloße Annahme eines Geschehensablaufes kann jedoch nie ganz vollständig eine vor Ort direkt durchgeführte Erforschung ersetzen.
Es braucht letztendlich immer die Bestätigung einer theoretischen Annahme durch eine praktische Versuchsreihe. Und eine solche ist eben nur auf unserer Erde möglich.
4. Der Kalte Krieg und die konkurrierenden Supermächte
Außer dem Wettrüsten zwischen NATO und Warschauer Pakt während des Kalten Krieges darf das dazu zeitgleich stattfindende Konkurrenzdenken zwischen den USA und den Sowjets im Bereich Erforschung des Erdinneren nicht übersehen werden. Die genaue Zusammensetzung der Erdkruste samt ihrer Eigenschaftsvielfalt ist in dieser Zeit die Zielsetzung sowohl eines US-amerikanischen als auch eines sowjetischen Teams.
Mit durchschnittlich 35 bis max. 48 Kilometer Dicke ist diese äußere Schale der Erde im Vergleich zu allen anderen dünn. Zu unterscheiden ist hier die ozeanische, von der kontinentalen Erdkruste.
Die nächste in Richtung Erdmittelpunkt folgende, Schale der Erdmantel, beinhaltet unglaubliche 40 Prozent der gesamten Erdmasse und ist durchschnittlich 2.850 km dick.
5. Die USA als zunächst führende Forschungsmacht
Mit dem Beginn des Projektes Mohole in 1958 versucht ein US-amerikanisches Forschungsteam eine Tieflochbohrung unter dem Pazifik, ca. 75 Kilometer westlich von der Insel Guadeloupe anzulegen. Dem eingesetzten Forschungsschiff CUSS I gelingt es, in einer Meerestiefe von 3.500 Meter 183 Meter tief in den Meeresgrund zu bohren, was zur Erdkruste dicke vergleichsweise wenig ist.
Das amerikanische Forscherteam bricht ihr Vorhaben aufgrund des scheinbar nicht erreichbaren Zieles, die Erdkruste ganz zu durchbrechen, ab. Auch die insgesamt ursprünglich vorgesehene Bohrungsreihe findet wegen anscheinend zu großer Problemvielfalt nicht mehr statt.
Es erhebt sich die Frage nach dem Durchhaltevermögen des konkurrierenden sowjetischen Forscherteams, welches ja den gleichen Problemkomplex zu überwinden hat.
6. Die Motivation des sowjetischen Teams
Das sowjetische Forscherteam beginnt am 24. Mai 1970 mit seiner Arbeit. Ein dünn besiedeltes Gebiet auf der zu Russland gehörenden Halbinsel Kola erscheint für die Durchführung einer solchen Forschungsreihe als besonders geeignet.
Das sowjetische Expertenteam arbeitet ebenfalls zielführend an der schwierigen Aufgabe, die Erdkruste zu erforschen und diese so tief wie möglich anzubohren. Es entsteht eine ganze Bohrungsreihe von jeweils erheblichem Ausmaß. Die schwierige Überwindung einer ganzen Problemkette stellt sich dem erfahrenen Team entgegen.
Das Forscherteam wählt dieses Gebiet zur Erforschung der Erdkruste bewusst aus. Zum einen ist das Terrain dünn besiedelt, zum anderen erweist sich die dort vorherrschende stabile Erdkruste für die Forschungsreihe als besonders gut geeignet.
7. Probebohrungen mit gigantischen Ausmaßen
Das sowjetische Forscherteam möchte eine Bohrtiefe von 150.000 Meter erreichen. Um die dabei auftretende Problemvielfalt zu minimieren, verwendet das Team eine spezielle Bohrausrüstung. Außerdem verspricht sich die Mannschaft eine Erleichterung ihrer Arbeit durch die Auswahl eines größeren Hohlraumes in der Erde. Von dort aus zweigt die gesamte Bohrungsreihe ab.
Das sowjetische und das US-amerikanische Forscherteam arbeitet gleichzeitig an der Lösung der Bohrproblematik, jedoch ist die jeweilige Motivation völlig unterschiedlich. Das sowjetische Team arbeitet ohne jedes wirtschaftliche Interesse und geht dabei sehr zielstrebig vor. Das amerikanische Expertenteam verknüpft ein wirtschaftliches Vorteilsdenken mit daraus resultierendem Profit.
Das vorzeitige Aussteigen der Amerikaner aus dem ehrgeizigen Forschungsprojekt ist die Folge eines unangebrachten Profitdenkens.
8. Die Meisterleistung der „Bertha-Rogers-Bohrung“
Der ständige Hunger nach Energie veranlasst das Unternehmen GHK zusammen mit der Lone Star Producting Company im Jahr 1970 zu einer Bohrung nach Erdgas. Als Bohrstelle wählen sie das Washita County im Westen Oklahomas aus. Ohne die vorherige bewusste Zielsetzung, einen neuen Bohrtiefenrekord zu erreichen, schafft gerade diese Unternehmenskooperation eine solche Meisterleistung.
Mit der Bertha-Rogers-Bohrung dringt das Forscherteam 9.583 Meter tief in die Erde vor und erreicht damit einen neuen Rekord. In dieser gigantischen Tiefe taucht plötzlich eine Schicht aus flüssigem Schwefel auf und verhindert ein tieferes Vordringen durch diese Schwefelschicht hindurch.
Das eigentliche Ziel, ein ergiebiges Erdgasvorkommen zu entdecken, hat diese Unternehmung jedoch nicht erreicht.
9. Ein zumindest zeitweise neuer Rekord
Die Suche von GHK und der Lone Star Producting Company nach einem ergiebigen Erdgasvorkommen verläuft in 1970 negativ und bringt nicht den gewünschten Erfolg. Mit 12.226 Meter Bohrtiefe erreicht jedoch diese Unternehmung einen neuen Rekord. Erst am 6. Juni 1979 bricht die Kola-Bohrung SG-3 wieder diese Rekordbohrtiefe um einen Meter.
Das Forscherteam der Kola-Bohrung SG-3 möchte hier nicht diesen einen Meter besonders hervorheben, sondern den kleinen Durchmesser der Bohrung von gerade neun Zentimeter. Es ist die unglaubliche Qualität des gesamten Bohrgestänges, welches dem Bohrvorgang standhält.
Mit dieser hervorragenden Technik gelingt es dem Forscherteam im Jahr 1983, die 12.000 Meter-Grenze an erreichter Bohrtiefe zu überschreiten.
10. Unerwartete Wende des ehrgeizigen Forschungsvorhabens
Das russische Spezialistenteam möchte bis auf 14.935 Meter Bohrtiefe im Jahr 1993 vordringen. Doch die russische Tundra birgt an diesem abgelegenen Ort ein Geheimnis in dieser Tiefe, mit dem das arbeitende Team nicht rechnet. Ein auftretendes Problem gefährdet die Weiterführung der gesamten Forschungsarbeit.
Das bisher bewährte Bohrgestänge arbeitet sich Stück für Stück vor, um sich dem gesteckten Ziel der 14.935-Meter-Marke zu nähern. Bisher ist es die erstklassige Qualität des Bohrers mit seinem gesamten Antriebsgestänge, welche jeden Widerstand beim Bohren überwindet.
Ein plötzlich neu auftauchendes Phänomen, welches sich mit zunehmender Bohrtiefe dem vordringenden Bohrer entgegenstellt, erweist sich als unüberwindbar, jedenfalls mit aller bisher verwendeten Technik.
11. Schwerwiegende Probleme durch zu hohe Temperaturen
Die in einer Erdschicht herrschende Temperatur ist ein entscheidender Faktor beim Tieflochbohren und beeinflusst maßgeblich die Forschungsarbeit. Nach Überschreiten einer Bohrtiefe von 3.000 Meter erkennt das Forscherteam, dass die Temperatur mit zunehmender Tiefe schneller ansteigt als bisher angenommen.
Beim Überschreiten von 11.000 Meter Bohrtiefe sieht sich das Expertenteam einer dort herrschenden Umgebungstemperatur von 180 bis teilweise über 200 °C ausgesetzt. Alle bisherige Theorie berücksichtigt aber eine dort vermutete um 80 °C geringere Temperatur. Das gesamte zum Bohren verwendete Material ist auf diese geringere Temperatur ausgelegt.
Ein Überschreiten der Wärme um 80 °C bedeutet für die gesamte Bohrtechnik ein nicht zu überwindendes Hindernis.
12. Entdeckung
Das sehr ehrgeizig angelegte Forschungsvorhaben, das Schalenmodell der Erde zu erforschen, erweist sich als ausgesprochen hochgestecktes Ziel. Die erreichte Bohrtiefe von über 12.000 Meter ist sicherlich sehr beachtlich, jedoch im Vergleich zum mittleren Erdradius von 6.370 km ist die Tiefe der Erdbohrung doch eher gering.
Doch auch die Entdeckung einer ganzen Fossilienvielfalt, welche das Forscherteam in dieser Tiefe niemals vermutet hätte, führt schließlich zum Abbruch dieser Forschungsarbeit.