Lefelé menet, már majdnem a fenék közelében, a tudósok egy hangos, éles reccsenést hallottak. Csak a felszínre érve vették észre, hogy a kabin egyik ablaka a hatalmas nyomástól megrepedt, de csodával határos módon megőrizte a vízzáró képességét. Ha nem így történik, a beáramló víz a másodperc törtrésze alatt péppé zúzta volna a fedélzeten tartózkodó két embert.
Ezelőtt a merülés előtt a tudósok szentül meg voltak győződve arról, hogy a sötét abisszális mélység egy élettelen sivatag. Ez az expedíció azonban mindent fenekestül felforgatott.
A Trieste egy batiszkáf volt – egy alapvetően más szerkezet, mint egy hagyományos tengeralattjáró. Auguste Piccard fizikus (az egyik pilóta, Jacques apja) találta fel, aki korábban a sztratoszféra-ballonjaival elért rekordjairól volt híres. Lényegében fogta egy hőlégballon fizikáját, és a feje tetejére állította.
A konstrukció egyetlen zseniális mérnöki kompromisszumra épült. Hogy lemerülj, nehezebbnek kell lenned a víznél. Hogy a felszínre juss, könnyebbnek. A megoldás: egy hatalmas, repülőgép-benzinnel (ami jóval könnyebb a víznél) töltött úszótest, és vaspellettel töltött ballaszttartályok.
Maguk a kutatók egy 2,16 méter átmérőjű, 127 milliméter vastag falú acélgömbben ültek. Ez a forma egyáltalán nem véletlen: a gömb a legtökéletesebb alakzat az egyenletes külső nyomás elviselésére. A terhelés eloszlik a teljes felületen, nincsenek gyenge pontok. Pontosan ez az elv tette lehetővé, hogy a két ember túlélje ott, ahol a nyomás a felszíni több mint ezerszerese.
Minden 10 méter mélységgel a víznyomás körülbelül 1 atmoszférával nő. A felszínen 1 atm nyomás nehezedik rád. 100 méteren már 11 atm. A Challenger-szakadék fenekén pedig nagyjából 1086 atmoszféra, ami négyzetcentiméterenként körülbelül 1100 kg terhelést jelent. Csak hogy el tudd képzelni: ez olyan, mintha egy kisebb személyautó teljes súlya nehezedne a hüvelykujjad körmére.
A fizika és a reccsenő ablak drámája
A Trieste ablakai plexiből (polimetil-metakrilátból) készültek, és kúp alakúak voltak. Ez valójában egy zseniális megoldás: minél nagyobb a külső nyomás, a kúp annál erősebben préselődik bele a foglalatába. A plexi azonban nem egy homogén anyag.
Ez egy amorf polimer. A fémekkel ellentétben a molekulaláncai nem szabályos rácsba rendeződnek, hanem kaotikusan gabalyodnak egymásba, mint egy tál spagetti. Ez adja az anyag optikai átlátszóságát, de extrém nyomás alatt pont ez lesz az Achilles-sarka.
Amikor az anyagot nyomóerő éri, az energia nem oszlik el egyenletesen, hanem a molekuláris hibák pontjaiban koncentrálódik. Ezeken a pontokon jönnek létre a mikroszkopikus, hajszálvékony belső repedések. Ezek nem olyanok, mint a hagyományos törések: nem vágják ketté az anyagot, hanem inkább belülről „átszövik”, miközben a külső integritás megmarad. Ezért nem robbant szilánkokra a Trieste ablaka. Úgy nézett ki, mint egy erezett márvány, de egyben maradt. Ugyanakkor rendkívül instabillá vált: ha bármi apróság rosszul sül el, a látszólagos épség ellenére is darabokra hullott volna.
A kúp alakú dizájn itt nyomás, és nem húzás alatt működött, ami kritikusan fontos. A plexi, sok más törékeny anyaghoz hasonlóan, sokkal jobban bírja a nyomást, mint a húzást. A probléma nem ott volt, ahol a víz kívülről nyomta a kúpot, hanem a belső felületeken, ahol a geometria lokális húzófeszültséget generált (a profil ívénél, a peremeknél). Ezeken a pontokon indultak el először a repedések.
Van itt még egy érdekes hatás: a viszkoelaszticitás. A plexi tartós terhelés alatt nem szilárd testként, hanem egy rendkívül sűrű folyadékként viselkedik – a molekula láncok lassan átrendeződnek, az anyag „kúszik”. A közel ötórás ereszkedés alatt az ablak lassan deformálódott a terhelés alatt. A hangos reccsenés, amit Walsh és Piccard hallott a fülkében, a mikrorepedések lavinaszerű terjedésének hangja volt. Ha az ablak csak egy picit is vékonyabb, vagy a nyomás egy picit is nagyobb, a mikrorepedések egyetlen hatalmas, végzetes töréssé egyesülnek.
Szerencsére egyben maradt. De szerkezetileg abban a pillanatban „meghalt”.
Mi lett volna, ha átszakad?
Ha az ablak teljesen átszakad, az 1086 atmoszféra nyomású víz körülbelül 1500 m/s sebességgel (gyorsabban, mint egy puskagolyó) robbant volna be a fülkébe. Ez nem sima elsüllyedés lett volna. Ez a fizika legkegyetlenebb drámája: a belső és külső nyomás a milliszekundum töredéke alatt egyenlítődött volna ki, a bent lévő biológiai anyagot (az embereket) pedig azonnal egy homogén péppé zúzta volna. Walsh és Piccard szó szerint a tengerfenék üledékének részévé váltak volna. Hatalmas szerencséjük volt, hogy élték túlélték.
Élet a pokol fenekén
A Challenger-szakadék alján, a világos iszapréteg felett Piccard egy lapos halat (valószínűleg egy 30 cm körüli lepényhalat) vett észre. Élet ott, ahol a számítások szerint nem létezhetne! Olyan nyomás alatt, ami a legtöbb szerves molekulát szétzúzza, abszolút sötétségben és +2 °C-os fagyos vízben.
A tudósok később rájöttek, hogy az ilyen mélységben élő organizmusok rendelkeznek egyfajta „molekuláris fagyállóval” a nyomás ellen. Minél mélyebben él egy hal, annál magasabb ennek az anyagnak a koncentrációja a szervezetében – gyakorlatilag egy élő barométer. A hal mellett vörös garnélarákokat is találtak, amelyek szó szerint a fizika teljesen más törvényeihez alkalmazkodva fejlődtek ki.
A Trieste batiszkáf ma már egy múzeumban pihen. De az a megrepedt ablak, és a történelmi 1960-as merülés mindent megváltoztatott.
Először is a tudományt. Az élet nemcsak hogy lehetséges ilyen mélységben, de virágzik is. Ez teljesen átírta a szabályokat, még az idegen bolygókon való élet keresésében is. Másodszor, a mérnöki tudományt. A 1100 atmoszférát kibíró gömb tervezése lett a modern mélytengeri járművek abszolút alapja.
És ami a legfontosabb: az a két ember abban a megrepedt acélgömbben bebizonyította, hogy a Föld leglehetetlenebb, leghalálosabb pontjai is elérhetők, sőt, döbbenetes titkokat rejtegetnek.
