Aarde-exploratie, het onderzoek van het aardoppervlak en van haar binnenste.
Aan het begin van de 20e eeuw was het grootste deel van het aardoppervlak verkend, althans oppervlakkig, behalve de Arctische en Antarctische regio's. Vandaag zijn de laatste ongemarkeerde gebieden op landkaarten ingevuld met radar- en fotografische kaarten van vliegtuigen en satellieten. Een van de laatste gebieden die in kaart werd gebracht, was het schiereiland Darién tussen het Panamakanaal en Colombia. Zware wolken, gestage regen en dichte jungle-vegetatie maakten de verkenning moeilijk, maar de radar in de lucht was in staat de bewolking te penetreren om betrouwbare, gedetailleerde kaarten van het gebied te produceren. In de afgelopen jaren hebben gegevens die door aardesatellieten zijn geretourneerd, geleid tot een aantal opmerkelijke ontdekkingen, zoals bijvoorbeeld drainagepatronen in de Sahara, overblijfselen van een periode waarin deze regio niet droog was.
Historisch gezien was de verkenning van het binnenste van de aarde beperkt tot het nabije oppervlak, en dit was grotendeels een kwestie van het volgen van die ontdekkingen aan de oppervlakte. De meeste hedendaagse wetenschappelijke kennis over het onderwerp is verkregen door geofysisch onderzoek dat sinds de Tweede Wereldoorlog is uitgevoerd, en de diepe aarde blijft een belangrijke grens in de 21e eeuw.
De verkenning van de ruimte en de diepten van de oceaan is vergemakkelijkt door de plaatsing van sensoren en aanverwante apparaten in deze regio's. Slechts een zeer beperkt deel van de ondergrondse gebieden van de aarde kan op deze manier worden bestudeerd. Onderzoekers kunnen alleen in de bovenste korst boren en de hoge kosten beperken het aantal te boren gaten ernstig. Het diepste tot nu toe geboorde boorgat strekt zich uit tot een diepte van ongeveer 10 kilometer (6 mijl). Omdat directe exploratie zo beperkt is, worden onderzoekers gedwongen om uitgebreid te vertrouwen op geofysische metingen (zie hieronder Methodologie en instrumentatie).
Primaire doelstellingen en prestaties
Wetenschappelijke nieuwsgierigheid, de wens om de aard van de aarde beter te begrijpen, is een belangrijk motief voor het verkennen van de oppervlakte- en ondergrondgebieden. Een ander belangrijk motief is het vooruitzicht van economische winst. Door een verbeterde levensstandaard is de vraag naar water, brandstof en andere materialen toegenomen, waardoor economische prikkels zijn ontstaan. Pure kennis is vaak een bijproduct geweest van winstgedreven exploratie; evenzo zijn er aanzienlijke economische voordelen voortgekomen uit de zoektocht naar wetenschappelijke kennis.
Veel exploratieprojecten aan de oppervlakte en onder de grond worden ondernomen met het oog op de lokalisatie van: (1) olie, aardgas en kolen; (2) concentraties van commercieel belangrijke mineralen (bijvoorbeeld ertsen van ijzer, koper en uranium) en afzettingen van bouwmaterialen (zand, grind, enz.); (3) herstelbaar grondwater; (4) verschillende gesteentesoorten op verschillende diepten voor technische planning; (5) geothermische reserves voor verwarming en elektriciteit; en (6) archeologische kenmerken.
Bezorgdheid over veiligheid heeft tot uitgebreide zoektochten naar mogelijke gevaren geleid voordat grote bouwprojecten worden ondernomen. Locaties voor dammen, energiecentrales, kernreactoren, fabrieken, tunnels, wegen, opslagplaatsen voor gevaarlijk afval, enzovoort, moeten stabiel zijn en de garantie bieden dat onderliggende formaties niet verschuiven of wegschuiven van het gewicht van de constructie, zich tijdens een fout verplaatsen een aardbeving, of laat het doorsijpelen van water of afval toe. Daarom zijn voorspelling en beheersing van aardbevingen en vulkaanuitbarstingen belangrijke onderzoeksgebieden in de Verenigde Staten en Japan, landen die vatbaar zijn voor dergelijke gevaren. Geofysische onderzoeken geven een completer beeld dan alleen het testen van boorgaten, hoewel sommige boorgaten meestal worden geboord om de geofysische interpretatie te verifiëren.
Methodologie en instrumentatie
Geofysische technieken omvatten het meten van reflectiviteit, magnetisme, zwaartekracht, akoestische of elastische golven, radioactiviteit, warmtestroom, elektriciteit en elektromagnetisme. De meeste metingen worden gedaan aan de oppervlakte van het land of de zee, maar sommige zijn afkomstig van vliegtuigen of satellieten, en weer andere worden ondergronds gedaan in boorgaten of mijnen en op oceaandiepten.
Geofysische afbeelding hangt af van het bestaan van een verschil in fysieke eigenschappen van aangrenzende rotslichamen - dat wil zeggen tussen wat er wordt gezocht en dat van de omgeving. Vaak wordt het verschil geleverd door iets dat verband houdt met maar anders dan wat wordt gezocht. Voorbeelden zijn een configuratie van sedimentaire lagen die een val vormen voor de ophoping van olie, een drainagepatroon dat de grondwaterstroming kan beïnvloeden, of een dijk of gastgesteente waar mineralen kunnen worden geconcentreerd. Verschillende methoden zijn afhankelijk van verschillende fysieke eigenschappen. Welke methode wordt gebruikt, wordt bepaald door wat er wordt gezocht. In de meeste gevallen geven gegevens van een combinatie van methoden in plaats van van slechts één methode echter een veel duidelijker beeld.
