Isländsk forskare planerar att borra ner till magma

Getty ImagesIceland är en av världens mest vulkaniskt aktiva platser Jag befinner mig i en av världens vulkaniska hotspots, nordöstra Island, nära Krafla-vulkanen. En kort bit bort kan jag se kanten av vulkanens kratersjö, medan ångventilerna i söder och lerpölar bubblar bort. Krafla har fått utbrott runt 30 gånger under de senaste 1 000 åren, och senast i mitten av 1980-talet. Björn Por Guðmundsson leder mig till en gräsbevuxen sluttning. Han driver ett team av internationella forskare som planerar att borra i Kraflas magma. ”Vi står på platsen där vi ska borra”, säger han. Krafla Magma Testbed (KMT) avser att öka förståelsen för hur magma , eller smält sten, beter sig under jord. Den kunskapen kan hjälpa forskare att förutsäga risken för utbrott och driva geotermisk energi till nya gränser, genom att utnyttja en extremt varm och potentiellt obegränsad källa till vulkankraft. Björn Por Guðmundsson leder ett team som planerar att borra ner till magma under denna plats. Med början 2026 KMT-teamet kommer att börja borra det första av två borrhål för att skapa ett unikt underjordiskt magmaobservatorium, cirka 2,1 km (1,3 miles) under marken. ”Det är som vårt månskott. Det kommer att förändra många saker”, säger Yan Lavelle, professor i vulkanologi vid Ludvigs-Maximllian-universitetet i München, och som leder KMT:s vetenskapskommitté. Vulkanaktivitet övervakas vanligtvis av verktyg som seismometrar. Men till skillnad från lava på ytan vet vi inte så mycket om magman under marken, förklarar Prof Lavelle. ”Vi skulle vilja instrumentera magman så att vi verkligen kan lyssna på jordens puls”, tillägger han. och temperatursensorer kommer att placeras i det smälta berget. ”Detta är de två nyckelparametrarna vi behöver undersöka, för att i förväg kunna säga vad som händer med magman,” säger han. Runt om i världen bor uppskattningsvis 800 miljoner människor inom 100 km från farliga aktiva vulkaner. Forskarna hoppas att deras arbete kan hjälpa till att rädda liv och pengar. Island har 33 aktiva vulkansystem och ligger på klyftan där de eurasiska och nordamerikanska tektoniska plattorna dras isär. Senast har en våg av åtta utbrott på Reykaneshalvön skadat infrastrukturen och förändrat liv i samhället Grindavik. Herr Guðmundsson pekar också på Eyjafjallajökull, som orsakade förödelse 2010 när ett askmoln orsakade över 100 000 flyginställda flyg, vilket kostade 3 miljarder pund (3,95 miljarder USD). har sparat mycket pengar”, säger han. Krafla är omgivet av ångande dammar och lerbassänger. KMT:s andra borrhål kommer att utveckla en testbädd för en ny generation av geotermiska kraftverk som utnyttjar magmas extrema temperaturer. “Magma är extremt energisk. De är värmekällan som driver de hydrotermiska systemen som leder till geotermisk energi. Varför inte gå till källan?” frågar Prof Lavelle. Ungefär 65 % av Islands el och 85 % av hushållens uppvärmning kommer från geotermisk värme, som tappar heta vätskor djupt under jorden, som en värmekälla för att driva turbiner och generera elektricitet. I dalen nedanför försörjer kraftverket Krafla. varmvatten och el till cirka 30 000 hem. ”Planen är att borra strax utanför själva magman, eventuellt peta lite i den”, säger Bjarni Pálsson med ett snett leende. Den geotermiska resursen ligger precis ovanför magmakroppen, och vi tror att det är runt 500-600°C, säger herr Pálsson, verkställande direktör för geotermisk utveckling vid den nationella kraftleverantören, Landsvirkjun. Magma är mycket svårt att lokalisera under jord, men 2009 gjorde isländska ingenjörer en tillfällig upptäckt. De hade planerat att gör ett 4,5 km djupt borrhål och extrahera extremt heta vätskor, men borren stannade plötsligt när den fångade upp förvånansvärt ytlig magma. ”Vi förväntade oss absolut inte att träffa magma på bara 2,1 km djup”, säger herr Pálsson. Att möta magma är sällsynt och har hände bara här, Kenya och Hawaii. Överhettad ånga som mätte en rekordstor 452°C sköt upp, medan kammaren var uppskattningsvis 900°C. Dramatisk video visar böljande rök och ånga. Akut värme och korrosion förstörde så småningom brunnen. ”Denna brunn producerade cirka 10 gånger mer [energy] än den genomsnittliga brunnen på den här platsen, säger Pálsson. Bara två av dessa skulle kunna leverera samma energi som kraftverkets 22 brunnar, konstaterar han. ”Det finns en uppenbar spelförändring.” Det finns en enorm efterfrågan på geotermisk kraft. Mer än 600 geotermiska kraftverk finns över hela världen, och hundratals fler planeras, mitt i en växande efterfrågan på energi med låg koldioxidutsläpp dygnet runt. Dessa brunnar är vanligtvis cirka 2,5 km djupa och hanterar temperaturer under 350°C. Privata företag och forskarlag i flera länder arbetar också mot mer avancerad och ultradjup geotermisk värme, kallad superhet berg, där temperaturen överstiger 400°C vid djup på 5 till 15 km. Värmereserverna når djupare och mycket varmare och är den ”heliga gralen”, säger Rosalind Archer, dekanus vid Griffith University och tidigare chef för Geothermal Institute i Nya Zeeland. Det är den högre energitätheten som är så lovande , förklarar hon, eftersom varje borrhål kan producera fem till tio gånger mer kraft än vanliga geotermiska brunnar. ”Du har Nya Zeeland, Japan och Mexiko som ser ut, men KMT är närmast att få borr i marken”, förklarar hon. säger. ”Det är inte lätt och det är inte nödvändigtvis billigt att komma igång.” Ingenjörer kommer att behöva utveckla ny borrteknik för att komma runt vulkaner Att borra in i denna extrema miljö kommer att vara tekniskt utmanande och kräver speciella material. Prof Lavelle är övertygad om att det är möjligt. Extrema temperaturer finns också i jetmotorer, metallurgi och kärnkraftsindustrin, säger han. ”Vi måste utforska nya material och mer korrosionsbeständiga legeringar”, säger Sigrun Nanna Karlsdottir, professor i industri- och maskinteknik vid Islands universitet. Inuti ett labb testar hennes team av forskare material för att motstå extrem värme, tryck och frätande gaser. Geotermiska brunnar är vanligtvis konstruerade med kolstål, förklarar hon, men som snabbt tappar styrka när temperaturen överstiger 200 °C. ”Vi fokuserar på högkvalitativa nickellegeringar och även titanlegeringar”, säger hon. Att borra i vulkanisk magma låter potentiellt riskabelt , men herr Guðmundsson tycker annorlunda. ”Vi tror inte att det kommer att skapa en explosiv effekt att sticka in en nål i en enorm magmakammare”, hävdar han. ”Detta hände 2009 och de fick reda på att de förmodligen hade gjort det. detta innan utan att ens veta om det. Vi tror att det är säkert. Andra risker måste också beaktas när man borrar i jorden som giftiga gaser och orsakar jordbävningar, säger professor Archer. ”Men den geologiska miljön på Island gör det mycket osannolikt.” Arbetet kommer att ta år, men kan ge avancerade prognoser och överladdad vulkankraft. ”Jag tror att hela geotermiska världen tittar på KMT-projektet”, säger professor Archer. ”Det är potentiellt ganska transformativt.” More Technology of Business