Απ' τον καιρό που η ανθρωπότητα άρχισε να απαλλάσσεται από τα δεσμά του θρησκευτικού δόγματος και να ερευνά με επιστημονικό τρόπο το φυσικό κόσμο, ένα από τα μυστήρια που κέντριζε πάντοτε το ενδιαφέρον ήταν το τι υπάρχει στο εσωτερικό της Γης. Θαυμάσια αποτύπωση αυτής της αναζήτησης, σε συνδυασμό με αρκετή φαντασία, είναι το έργο του Ιουλίου Βερν «Ταξίδι στο κέντρο της Γης». Φυσικά, σήμερα γνωρίζουμε ότι ένα τέτοιο ταξίδι είναι αδύνατο (άλλωστε και οι ήρωες του Βερν δεν προχώρησαν περισσότερο από μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα σε βάθος), γιατί κάτω από το λεπτό στερεό φλοιό της Γης υπάρχει ο ρευστός μανδύας από λιωμένα πετρώματα και στο κέντρο ο υπέρθερμος πυρήνας, αποτελούμενος κυρίως από σίδηρο και νικέλιο.

Ωστόσο, οι γνώσεις μας για το μανδύα είναι περιορισμένες, αν και αποτελεί περί τα δύο τρίτα της μάζας του πλανήτη μας. Το ιδιαίτερο ενδιαφέρον που παρουσιάζει για τους σύγχρονους επιστήμονες βρίσκεται στο γεγονός ότι πάνω στο μανδύα «επιπλέουν» οι τεκτονικές πλάκες, η κίνηση των οποίων ευθύνεται για την εμφάνιση των περισσότερων σεισμών. Απ' το μανδύα προέρχεται και η λάβα που χύνεται από τα ηφαίστεια, όταν βρει διέξοδο μέσα από το φλοιό.

Το ζήτημα των σεισμών είναι κεντρικό για την Ιαπωνία, που βρίσκεται στο σημείο που συγκρούονται τρεις τεκτονικές πλάκες. Τριάντα εκατομμύρια άνθρωποι κατοικούν σε μια από τις πιο επικίνδυνες και γεωλογικά ενεργείς περιοχές της Γης. Για τη μελέτη του μανδύα, οι γεωφυσικοί στηρίζονται ως τώρα σε έμμεσες μεθόδους, όπως η επεξεργασία των καταγραφών σεισμικών κυμάτων και η μέτρηση των διακυμάνσεων του βαρυτικού πεδίου από περιοχή σε περιοχή (το πεδίο είναι λίγο περισσότερο ή λίγο λιγότερο ισχυρό, ανάλογα με το πάχος, αλλά και τη σύνθεση του φλοιού και του μανδύα κάτω από κάθε σημείο της επιφάνειας).

Οι ερευνητές μπορούν, βέβαια, να εξετάσουν και τους βράχους που προέρχονται από το μανδύα και φτάνουν στην επιφάνεια μέσα από τα ηφαίστεια ή τα τεκτονικά ρήγματα. Αλλά αυτά τα πετρώματα έχουν υποστεί κατά τη διαδρομή τους την επίδραση παραγόντων όπως οι τεράστιες θερμοκρασιακές μεταβολές και δε θεωρούνται απολύτως αντιπροσωπευτικά του υλικού του μανδύα. Η διάτρηση της διαχωριστικής επιφάνειας φλοιού - μανδύα, γνωστή ως ασυνέχεια Μοχορόβισιτς, θα έδινε στους επιστήμονες άμεσα, φρέσκα δείγματα του υλικού του μανδύα, καθώς και δείγματα των υγρών και αερίων που περιέχει, αλλά και των ακριβών συνθηκών θερμοκρασίας και πίεσης που επικρατούν σ' αυτά τα βάθη.

Πρόσφατα, ερευνητές από 18 χώρες, που εργάζονταν πάνω στο αμερικανικό πλοίο «Τζόιντς ρεζολούσιον» στην περιοχή του Μεσοατλαντικού Ρήγματος, πλησίασαν την ασυνέχεια Μοχορόβισιτς στα 300 μέτρα, αλλά δεν μπόρεσαν να τη διαπεράσουν.

Τον περασμένο Ιούλη, στα ναυπηγεία του Ναγκασάκι της Ιαπωνίας, ολοκληρώθηκε ο εξοπλισμός του κολοσσιαίων διαστάσεων (57.500 τόνων, 210 μέτρων μήκους) πλοίου «Τσικούγιου» («Γη» στα ιαπωνικά). Το πλοίο, στην κατασκευή του οποίου συμμετείχαν η Ιαπωνία, οι ΗΠΑ και η ΕΕ, θα βγει στους ωκεανούς στο πλαίσιο του Ολοκληρωμένου Προγράμματος Ωκεάνιων Γεωτρήσεων, που έχουν καταρτίσει οι τρεις πλευρές. Πρόκειται για το τεχνολογικά πιο προηγμένο θαλάσσιο εργαστήριο, με πύργο γεώτρησης, που υψώνεται 112 μέτρα πάνω από τη θάλασσα. Το βάθος που μπορεί να φτάσει το γεωτρύπανό του είναι 9,5 χιλιόμετρα, από τα οποία τα 2,5 θα είναι μέσα στη θάλασσα και τα υπόλοιπα 7 μέσα στο φλοιό. Το αξίας 540 εκατομμυρίων δολαρίων πλοίο πρόκειται να κάνει γεωτρήσεις σε περιοχές που ο μανδύας έχει έρθει πιο κοντά στην επιφάνεια, εξαιτίας τεκτονικών κινήσεων και σε περιοχές που ο φλοιός είναι σχετικά λεπτός, όπως σε μια περιοχή στα ανοιχτά των ακτών της Ιαπωνίας, στον Ειρηνικό Ωκεανό.

Το ρεκόρ βάθους γεώτρησης μέχρι σήμερα είναι 2.111 μέτρα και για να το ξεπεράσει το «Τσικούγιου» χρησιμοποιεί τεχνολογίες δοκιμασμένες στην εξόρυξη πετρελαίου. Ενα κάλυμμα βάρους 380 τόνων προστατεύει το γεωτρύπανο από ενδεχόμενες εκρήξεις μεθανίου και υγρά υπό πίεση, ενώ ταυτόχρονα επιτρέπει την ανάκτηση πυρήνων γεώτρησης μήκους 9 μέτρων. Μια άλλη σημαντική τεχνολογική καινοτομία είναι το δυναμικό σύστημα διατήρησης θέσης. Πρόκειται για αυτοματοποιημένο σύστημα, οδηγούμενο από δορυφόρο, για τη σε πραγματικό χρόνο διόρθωση της θέσης του πλοίου, παίρνοντας υπόψη την κατεύθυνση και την ένταση του ανέμου, των κυμάτων και των θαλάσσιων ρευμάτων, έτσι ώστε να παραμένει πάντοτε ακριβώς πάνω από το σημείο γεώτρησης. Για την πραγματοποίηση των διορθωτικών κινήσεων, κάτω από το «Τσικούγιου» υπάρχουν 6 προωθητήρες, που ελέγχονται από το σύστημα διατήρησης θέσης.

Σύμφωνα με τον επιστήμονα Σινίτσι Κουραμότο, του ιαπωνικού Κέντρου για την Εξερεύνηση του Εσωτερικού της Γης (CDEX), μερικές από τις τρύπες που θα ανοίξει το «Τσικούγιου» θα χρησιμοποιηθούν στο μέλλον για την εγκατάσταση αισθητήρων που θα βελτιώσουν τις δυνατότητες των συστημάτων προειδοποίησης για ενδεχόμενο σεισμό. Παράλληλα, τα δείγματα από τις γεωτρήσεις θα ερευνηθούν για ενδεχόμενη ύπαρξη ακραιόφιλων, δηλαδή μικροοργανισμών που ζουν σε ακραίες συνθήκες θερμοκρασίας, πίεσης, οξύτητας κτλ. Κατά τον γενικό διευθυντή του CDEX, Ασαχίκο Ταΐρα, «μπορεί να βρούμε το μέρος όπου εμφανίστηκε η ζωή και οι πολύ πρωτόγονες μορφές της συνεχίζουν να εξελίσσονται».

Ενας κίνδυνος που σχετίζεται με τη γεώτρηση ως το μανδύα - και γενικότερα με οποιαδήποτε γεώτρηση στο βυθό των θαλασσών - είναι η τυχαία διάτρηση κάποιου θύλακα που περιέχει ένυδρο μεθάνιο. Αν από τη διαταραχή που θα προκληθεί απελευθερωθεί απότομα μια μεγάλη φυσαλίδα μεθανίου, τότε το πλοίο θα μπορούσε να βυθιστεί ή να ανατιναχτεί. Ωστόσο, οι γεωφυσικοί πιστεύουν ότι αξίζει να το διακινδυνεύσουν. Η ανάκτηση δείγματος και η άμεση παρακολούθηση του μανδύα, λέει ο Ντάνιελ Κούρεβιτς του CDEX, «θα επεκτείνει σε μεγάλο βαθμό τις γνώσεις μας και θα ανοίξει νέες λεωφόρους έρευνας στη φύση, την ιστορία και το μέλλον του πλανήτη Γη».