人类打过最深的“孔”:苏联在地下万米处发现了啥,为何停止挖掘

前言

科学的不朽荣誉,在于它通过对人类心灵的作用,克服了人们在自己面前和在自然界面前的不安全感。

人类的进步总是由欲望和好奇主导,蒸汽机的发明、飞机的出现以及人工智能的广泛应用都很好地说明了这一点。

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蒸汽机发明后,人类正式步入工业时代

作为人类,我们脚踏实地,不仅会仰望星空,同时也在凝望深渊。研究地质学家本杰明•安德鲁斯(Benjamin Andrews)曾经说过:

如果我们对地幔是什么以及地幔的行为有更深入的了解,那么我们将对火山和地震有所了解,并且对整个星球的运作情况也有了更深入的了解。

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人类对地下的探索

当然,人类对地下世界好奇的原因远远不止于想要更加了解这个星球,与已经被开发得差不多的地上世界相比,地下世界拥有更丰富的自然资源——比如化石燃料和金属

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矿厂运输车

美国犹他州盐湖城附近的山区有一座存在了100年的铜矿,这座铜矿拥有一个1200米深,跨度达4公里的矿井。

南非也有一座金伯利钻石矿,深达215米, 是世界上最大的人工挖洞之一种种迹象表明,越深的地方,可能拥有越让人惊叹的财富

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巨大的矿坑

有些东西必须要在足够深入的地方才能找寻得到,例如寻找中微子的实验是在爆炸性天文事件(例如爆炸的恒星和伽马射线爆发)中产生的近乎无质量的亚原子粒子必须将其探测器置于地球表面以下才能从更强的背景辐射中选出微中微子的信号

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科学家总有无穷无尽的探险精神,或者换句话说,正是因为他们有这样的探险精神,所以他们才是科学家。

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地下世界的未知和冒险就如同被关闭的潘多拉魔盒一般,拥有致命的吸引力。

尝试,一次又一次

1958年,美国开展了一项名为“莫霍” Mohole的项目,试图在墨西哥海岸的太平洋海底深处进行钻探

莫霍项目目标是到达地壳与地幔交汇处的边界。1966年,当钻工仅到达160米处时,项目便夭折了,因为美国国会停止了拨款。

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Mohole项目中用于动态定位的六个潜水浮标之一

不过,历史上曾经尝试征服地下世界的国度可不止美国一个。

1990年,德国科学家在巴伐利亚州开始了“德国大陆深层钻探计划”。研究人员穿过地震板,遇到了高达600华氏度的温度。

在资金用尽之前,他们设法下降了约9600米。由于缺乏继续深入下去的资金,这个项目也和美国的Mohole项目一样在半路被放弃,不过德国科学家并不是一无所获,他们至少收集了有关地震活动和地壳组成的新知识

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位于德国的大陆深层钻探计划钻井架

相较于美国和德国,苏联探索地下世界的决心显然要坚定很多,至今为止,苏联的科拉超深钻孔还保持着世界上最深人工钻孔的记录。

苏联科学家将科拉钻孔一直深入到了地下12263米的地方,这听起来好像并不是一个庞大的数字,但为了到达这个地方,苏联科学家不间断地努力了整整二十年

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“科拉超深钻孔”第一阶段钻探井

科拉——地狱般的深洞

在提出科拉超深钻孔计划时,苏联人的口号是“挖穿地球”。当然,后来的事我们都很清楚,这个宏伟的目标并没有成为现实,但这并不妨碍科拉超深钻孔变成一个传说。

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科拉钻孔

关于苏联人挖孔的初衷,人们向来众说纷纭。

在大多数情况下,科拉超深钻孔纯粹是由科学驱动的。苏联科学家想更多地了解我们星球的最外层——地壳,了解地壳如何形成以及如何演化,以及到达人类从来未曾到达过的地下深处当然,这只是其中一个目的。

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科拉超深钻孔计划被提出的时候,世界上的两个超级大国——美国和苏联正在进行激烈的冷战,为了争夺世界霸主的地位,美国和苏联展开了全方位的竞争。

冷战时期是人类科技蓬勃发展的一段时间,许多划时代的壮举都在这个时期被完成。

作为超级大国,美国和苏联都不希望在任何一个方面输给对方,大到天文地理,小到鸡毛蒜皮,都是美苏两国的角力的战场

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美国登月

冷战时期任何一个微小的事件都可能成为推动世界格局发生变化的源动力,美国和苏联已经坐在赌桌上,谁输谁赢,就看谁手中的筹码更多。

探索地心,也是一种筹码,两个国家都想赢得这场比赛。

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钻井(并非“科拉”)

1970年5月24日,科拉超深钻孔计划开始启动,地点选择在天寒地冻的科拉半岛,为了鼓励参与此项工程的苏联科学家,苏联政府甚至给每个参与工程的人都分配了一套莫斯科的公寓,他们每个月的收入也相当于大学教授一年的工资

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基地建设耗资巨大

钻探工程分成2个阶段,从1970年到1983年,钻探了12000米,但在后续的十年里,苏联人却只断断续续地推进了200多米,可见后期工程推进的难度之大。

当苏联人开始钻探时,他们声称发现了“自由水”,而大多数科学家根本不相信这一点。西方科学家之间曾经有一个共同的认识,那就是到了这个深度,水已经无法渗透进去。

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矿厂(并非“科拉”)

如果地球像洋葱,那么地壳就像行星的薄皮。它只有17公里厚。除此之外,还有2865公里深的地幔,而在地球中心之外,则是核心。

科拉钻孔被当地人称为地狱,当你站在洞口向下望的时候,确实会有一种自己透过孔洞在凝望地狱的错觉,甚至还有人信誓旦旦地说:自己曾经从科拉钻孔当中听到了来自地狱的被折磨灵魂的惨叫。

不管这些传说是确有其事,还是无稽之谈,都无疑为科拉钻孔蒙上了又一层神秘面纱。

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地下钻井

与太空竞赛一样,探索这个未知的“深层边界”的竞赛,也是对工程技术和尖端技术的展示。科学家们探索的地方是以前没有人去过的地方,这些超深钻孔可以提供的岩石样品与美国国家航空航天局从月球带回来的任何东西一样对科学具有潜在的重要意义

唯一的区别是这次美国人没有赢得比赛。实际上,没有人真正做到了。

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不同深度的岩石样本

苏联的科拉钻孔计划夭折于1994年

在地表以下12263米处,27亿年前的岩石在那里的温度约为180摄氏度。这几乎是他们预期的两倍。如此的灼热温度是迫使计划停止的最主要原因,高达180摄氏度的高温让苏联科学家无法再继续深入地心

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岩浆

高温会使钻头和管道变形,岩石本身也会变得更具延展性,在科拉的苏联科学家将这些深度的岩石描述为“塑料岩石”

人类引以为傲的各种工具在真正的大自然威力下不值一提,由于高温威胁,接下去的探索计划根本无法推行,科拉钻孔也就永远停留在了12263米处

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如今已被金属帽封上

更何况,1994年当年那个叱咤风云、呼风唤雨的红色大国已经不复存在。在和美国的冷战中,苏联国力被大大消耗,早已于1991年解体。

俄罗斯自身难保,至今没有恢复元气,更没有资金来资助此类项目,直到2006年,所有关于这个钻孔的研究都停止了。现在,这个荒凉的地方是冒险游客的目的地。

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已经彻底废弃

“挖穿地球”有多难?

美国、德国和前苏联都曾在探索地心计划上前赴后继,挖洞听起来比上天容易很多,但迄今为止,人类已经成功到达太空,却始终没有完全解读出地心的奥秘

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地下钻井

除了资金之外,技术限制才是阻碍人类前进的决定性因素。我们都知道,地球温度会随着海拔的变化而产生变化,海拔每上升100米,气温就会下降0.6度。

从地面往下,在地壳层面,每下降100米,地下温度也会相应升高,再加上钻机在钻孔时产生的巨大热量,这使得钻孔计划越往下,钻孔的效率越差,即使工作人员不断释放有降温润滑作用的钻井液,也没什么减缓。

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地球各层温度

在高温环境下,钻头磨损很快,而长达十几千米的钻杆的提升,以及更换钻头再重新下井是最消耗时间的。

越往后面,工作人员的工作重心就越往这方面倾斜很可能一天下来,工作人员除了更换钻头之外,根本无暇去做其他的事情

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试图“挖穿地球”

比如在7000米处的花岗岩层,参与科拉钻孔计划的工作人员就因为钻杆断裂无法取出而作罢,及时换装了高温磨损钻头也无济于事,在180摄氏度的地表高温下,任何钻头都脆弱得像一张白纸


意义

尽管科拉钻孔计划已经彻底结束了15年,但钻到莫荷界面的科拉钻孔是前苏联留给世界的伟大遗产。

在这个过程中,人类并不是毫无所获,地球内部第一次在人类面前露出了些许端倪,虽然我们并没有牢牢抓住此次机会。

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我们坚信,地球内部一定还有更多人类未知的部分,当人类真正到达地心深处的时候,或许就能够破解火山、地震之谜,或许我们还能够找到更多更宝贵的宝藏

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地球里面到底有什么?

这个问题距离我们实在太过遥远。这只潘多拉魔盒仅仅被打开了一丝微不足道的小缝隙,谁能真正窥探其中的秘密,还是未知之数。

人类现在的技术手段确实不足以支撑我们去刨根问底,但只要人类始终保持与生俱来的好奇心和探索欲,不断追问,我们终究会找到真正的答案。

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页面更新:2024-04-24

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