La perforación científica en la Tierra es una forma en que los científicos exploran los sedimentos , la corteza y el manto superior de la Tierra . Además de muestras de rocas, la tecnología de perforación puede desenterrar muestras de fluidos connatos y de la biosfera del subsuelo , principalmente vida microbiana , preservada en muestras perforadas. La perforación científica se lleva a cabo en tierra por el Programa Internacional de Perforación Científica Continental (ICDP) y en el mar por el Programa Integrado de Perforación Oceánica (IODP). La perforación científica en los continentes incluye la perforación en tierra firme, así como la perforación desde pequeñas embarcaciones en lagos. El muestreo de glaciares gruesos y capas de hielo para obtener núcleos de hielo está relacionado, pero no se describirá más aquí.
Al igual que las sondas enviadas al espacio exterior , la perforación científica es una tecnología utilizada para obtener muestras de lugares a los que las personas no pueden llegar. Los seres humanos han descendido hasta 2.212 m (7.257 pies) de profundidad en la cueva Veryovkina , la cueva más profunda conocida del mundo, ubicada en las montañas del Cáucaso del país de Georgia . Los mineros de oro en Sudáfrica suelen descender a más de 3.400 m, pero ningún humano ha descendido nunca a mayores profundidades que esta debajo de la superficie sólida de la Tierra. A medida que aumenta la profundidad en la Tierra, la temperatura y la presión aumentan. Las temperaturas en la corteza aumentan unos 15 °C por kilómetro, lo que hace imposible que los humanos existan a profundidades superiores a varios kilómetros, incluso si de alguna manera fuera posible mantener abiertos los pozos a pesar de la tremenda presión. [1] [ verificación fallida ]
La perforación científica es interdisciplinaria y de alcance internacional. Por lo general, los científicos individuales no pueden emprender proyectos de perforación científica solos. A menudo se requiere el trabajo en equipo entre científicos, ingenieros y administradores para tener éxito en la planificación y ejecución de un proyecto de perforación, el análisis de las muestras y la interpretación y publicación de los resultados en revistas científicas.
La perforación científica se utiliza para abordar una amplia gama de problemas que no se pueden resolver utilizando rocas expuestas en la superficie o en el fondo marino. El Programa Integrado de Perforación Oceánica tiene un amplio conjunto de objetivos de investigación, que se pueden dividir en tres temas principales:
El ICDP se centra en la perforación científica para abordar las siguientes preguntas sobre la historia, la química y la física de la Tierra y la biosfera:
El pozo superprofundo de Kola , en la península de Kola, en Rusia, alcanzó los 12.262 metros (40.230 pies) y es la penetración más profunda en la superficie sólida de la Tierra. El Programa Alemán de Perforación Profunda Continental, realizado a 9,1 kilómetros (5,7 millas), ha demostrado que la corteza terrestre es mayoritariamente porosa. Se lograron perforaciones de hasta 2,1 kilómetros (1,3 millas) de profundidad en el fondo marino en el pozo 504B del DSDP / ODP / IODP . [ cita requerida ] Debido a que la corteza continental tiene un espesor promedio de unos 45 km, mientras que la corteza oceánica tiene un espesor de 6 a 7 km, las perforaciones profundas han penetrado solo el 25-30% superior de ambas cortezas.
El buque de perforación que se ha utilizado durante los últimos 20 años o más, el JOIDES Resolution , perfora sin tubo ascendente. [2] La perforación sin tubo ascendente utiliza agua de mar como fluido de perforación principal, que se bombea a través de la tubería de perforación. Esto limpia y enfría la broca y levanta los recortes del pozo, apilándolos en un cono alrededor del pozo. [3] El nuevo buque de perforación de Japón, el Chikyu , utiliza un tubo ascendente para perforar. El sistema de tubo ascendente incluye una carcasa exterior que rodea la tubería de perforación, para proporcionar circulación de retorno del fluido de perforación para mantener el equilibrio de presión dentro del pozo. Un preventor de reventones (BOP) protege al buque y al medio ambiente de cualquier liberación inesperada de gas y petróleo. Esta tecnología es necesaria para perforar varios miles de metros en la Tierra. [3]