Я знаходжусь у одному з вулканічних гарячих точок світу, на північному сході Ісландії, неподалік від вулкана Крафла.
За кілька метрів від мене видно обвід вулканічного кратера, а на південь парові виходи та булькаючі грязьові калюжі.
Крафла вивергався близько 30 разів за останні 1000 років, останній раз це відбулося в середині 1980-х.
Бйорн Пор Гудмундссон веде команду міжнародних науковців, які планують пробурити в магму Крафли.
“Ми стоїмо на місці, де будемо бурити,” – говорить він.
Проект Krafla Magma Testbed (KMT) має на меті поглибити розуміння поведінки магми, або розплавленої породи, під землею.
Ці знання можуть допомогти науковцям передбачити ризик вивержень і просунути геотермальну енергію до нових вершин, використовуючи надзвичайно гаряче та потенційно безмежне джерело вулканічної енергії.
У 2026 році команда KMT розпочне буріння першої з двох свердловин для створення унікальної підземної магматичної обсерваторії на глибині приблизно 2,1 км.
“Це як наш проект на Місяць. Він змінить багато речей,” – говорить Ян Лавель, професор вулканології в Людвігс-Максиміліанському університеті в Мюнхені, який очолює науковий комітет KMT.
Вулканічна активність зазвичай моніториться за допомогою таких інструментів, як сейсмометри. Але, на відміну від лави на поверхні, ми не знаємо дуже багато про магму під землею, пояснює проф. Лавель.
“Ми хотіли б оснастити магму сенсорами, щоб мати можливість “слухати пульс Землі,” – додає він.
В підземеллі будуть розміщені сенсори тиску та температури. “Це два ключові параметри, які нам потрібно дослідити, щоб мати можливість передбачити, що відбувається з магмою,” – говорить він.
По всьому світу близько 800 мільйонів людей живуть у радіусі 100 км від небезпечних активних вулканів. Дослідники сподіваються, що їхня робота може допомогти врятувати життя і зберегти гроші.
Ісландія має 33 активні вулканічні системи і розташована на розломі, де Євразійська та Північноамериканська тектонічні плити розходяться.
Останнім часом хвиля з восьми вивержень на півострові Рейкянес завдала шкоди інфраструктурі та порушила життя у спільноті Гріндавік.
Гудмундссон також вказує на Айяфйядлайокуль, виверження якого у 2010 році спричинило хаос з понад 100,000 скасувань рейсів, завдавши збитків у 3 мільярди фунтів стерлінгів (3,95 мільярда доларів).
“Якби ми змогли краще передбачити це виверження, це могло б зекономити багато грошей,” – говорить він.
Друга свердловина KMT розвиватиме тестове середовище для нового покоління геотермальних електростанцій, які використовують екстремальну температуру магми.
“Магма є надзвичайно енергетичною. Вона є тепловим джерелом, яке живить гідротермальні системи, які призводять до геотермальної енергії. Чому б не звернутися до джерела?” – запитує проф. Лавель.
Приблизно 65% електроенергії Ісландії та 85% опалення житлових будинків забезпечується за рахунок геотермальної енергії, яка використовує гарячі рідини під землею для генерування електрики.
У долині нижче електростанція Крафла постачає гарячу воду та електрику приблизно 30,000 домогосподарствам.
“План полягає у бурінні практично до самої магми, можливо, трохи задіваючи її,” – говорить Бйарні Пальссон з усмішкою.
“Геотермальне джерело розташоване прямо над тілом магми, і ми віримо, що це близько 500-600°C,” – говорить Пальссон, виконавчий директор з геотермального розвитку національного постачальника електроенергії Landsvirkjun.
Магму дуже важко локалізувати під землею, але в 2009 році ісландські інженери зробили випадкове відкриття.
Вони планували пробурити свердловину глибиною 4,5 км та витягнути надзвичайно гарячі рідини, але буріння раптово зупинилося, коли стикнулося з незвичною близькою магмою.
“Ми зовсім не очікували натрапити на магму на глибині лише 2,1 км,” – говорить Пальссон.
Зустріти магму – рідкісне явище, і це сталося лише тут, в Кенії та Гаваях.
Супернагріті пари, що вимірюють рекордна 452°C, вирвалися вгору, тоді як температура в камері оцінювалася в 900°C.
Драматичне відео показує, як дим та пара виходять. Інтенсивне тепло і корозія врешті-решт знищили свердловину.
“Ця свердловина виробила близько 10 разів більше [енергії], ніж середня свердловина в цьому місці,” – зазначає Пальссон. “Лише дві з цих свердловин могли б забезпечити таку ж енергію, як 22 свердловини електростанції.”
По всьому світу є понад 600 геотермальних електростанцій, і сотні ще плануються, у зв’язку з зростаючим попитом на безвуглецеву енергію цілодобово. Ці свердловини зазвичай глибиною близько 2,5 км і обробляють температури нижче 350°C.
Приватні компанії та наукові команди в кількох країнах також працюють над більш розвиненими та ультра-глибокими геотермальними джерелами, під назвою супер-гарячі породи, де температури перевищують 400°C на глибинах від 5 до 15 км.
Досягнення більш глибоких і значно гарячіших теплових резервуарів є “Святим Граалем,” – говорить Розалінд Арчер, декан Університету Гріффіт та колишній директор Геотермального інституту в Новій Зеландії.
Це вища енергетична щільність є обнадійливою, пояснює вона, оскільки кожна свердловина може виробляти в п’ять-десять разів більше енергії, ніж стандартні геотермальні свердловини.
“США, Нова Зеландія, Японія і Мексика всі займаються цим, але проект KMT є найсприятливішим для буріння,” – говорить Арчер. “Не легко і не дешево почати.”
Буріння в цій екстремальній середовищі буде технічно складним і вимагатиме спеціальних матеріалів.
Проф. Лавель впевнений, що це можливо. Екстремальні температури також існують у реактивних двигунах, металообробній промисловості та ядерній галузі, говорить він.
“Ми повинні досліджувати нові матеріали та хороші корозійно-стійкі сплави,” – говорить Сігрун Нанна Карлсдоттір, професор промислової та механічної інженерії в Університеті Ісландії.
В лабораторії її команда дослідників випробовує матеріали для витримки екстремального тепла, тиску та корозійних газів. Геотермальні свердловини зазвичай виготовляються з вуглецевої сталі, пояснює вона, але це швидко втрачає міцність, коли температури перевищують 200°C.
“Ми зосереджені на високоякісних нікелевих сплавах і також титанових сплавах,” – зазначає вона.
Хоча буріння в магму вулкана може здатися ризикованим, пан Гудмундссон вважає інакше.
“Ми не вважаємо, що проколювання голкою величезної магматичної камери призведе до вибухового ефекту,” – стверджує він.
“Це сталося в 2009 році, і виявилося, що вони, напевно, робили це раніше, навіть не знаючи про це. Ми вважаємо, що це безпечно.”
Інші ризики також потребують уваги під час буріння в землі, такі як токсичні гази та викликання землетрусів, говорить проф. Арчер. “Але геологічне середовище в Ісландії робить це малоймовірним.”
Ця робота вимагатиме років, але може принести вдосконалене прогнозування та посилення вулканічної енергії.
“Я думаю, що весь геотермальний світ спостерігає за проектом KMT,” – говорить проф. Арчер. “Це потенційно може стати досить трансформаційним.”
