关于苏联曾经进行的超级钻探,想必大家都有所耳闻,网上众说纷纭,有人说是技术所限,有人说经济原因,还有人说钻探到非自然现象,甚至有人说钻到了地狱(正是这些道听途说,赋予了其神秘色彩)……下面我们先简单回顾一下,什么是苏联超级钻探计划,从众多传说中剖析,该计划到底取得了哪些值得可信的成果?
苏联超级钻探,也就是科拉超深钻孔,是苏联于1970年在科拉半岛邻近挪威国界的地区所进行的一项科学钻探工作(纯科研用,目的据说是与美国冷战时期进行的科研竞赛),其中最深的一个钻孔达12,262米。
首先科普一下目前对地球结构的认识:人类对地球内部的探测主要通过地震波反演,科学家发现地震波在大陆底下33千米左右深处,在海洋底下10千米左右深处发生了巨大的突变;在地下2900千米左右深处又发生了巨大的突变。这表明地下有两个明显的界面,界面上下物质的物理性质有很大差异。第一个界面位于33千米深处,是奥地利科学家莫霍洛维奇于1909年发现的,简称为“莫霍面”。另一明显界面位于2885千米深处,是德国科学家古登堡于1914年发现的,简称为“古登堡面”。据此,科学家们认为,地球内部大致可分为三个组成物质和性质不同的同心圈层,最外面的一层称为地壳,最中心部分称为地核,中间一层称为地幔。如果把地球内部结构做个形象的比喻,它就像一个鸡蛋,地核就相当于蛋黄,地幔就相当于蛋白,地壳就相当于蛋壳。
地壳的厚度是不均匀的,平均厚度约17千米,大陆部分平均厚度约33千米,高山、平原地区(如青藏高原)地壳厚度可达60~70千米;海洋地壳较薄,平均厚度约6千米。地幔是介于地表和地核之间的中间层,厚度将近2900千米,主要由致密的造岩物质构成,这是地球内部体积最大、质量最大的一层。
下面我们回到钻探的问题:
据悉,当年苏联超级钻探的一个重要目的就是想率先探测到莫霍面 (理论上是坚固的地壳和充满岩浆的地幔之间的界限)。早在1957年,美国地质学家沃尔特芒克提出了一个雄心勃勃的计划。这个计划的核心内容十分简单,那就是打一口井,把整个地壳钻透。由于这口井要一直打到莫霍界面――地壳与地幔的分界面上,这个计划被称为“莫霍计划”。1961年,在得到政府资助之后,一群美国科学家开始实施“莫霍计划”。在“莫霍计划”的第一阶段里,他们进行了一组试验性质的钻探,在太平洋西海岸靠近墨西哥的地方钻了5个深度不超过200米的井。这几乎是“莫霍计划”的全部直接成果了,1966年美国国会砍掉了拨款,计划终止。那苏联的超级钻探钻穿地壳了吗?显然还没有,由于陆地上的地壳厚度还是明显比海洋地壳厚,平均达33km,而12000多米的钻孔深度距离此仍然比较遥远。那此次钻探到底取得了什么成果,又为何终止呢,我认为需要明确以下几点:
1、钻探取得的成果。首先取得了超深地层序列的岩心,非常具有研究价值。其次科学家还在洞中发现了很多的氢气,挖出来的淤泥如同欢腾了一样不断散发出氢气,也是非常值得研究的现象。此外,据悉当钻探深度达到9500米时,钻头钻进了一个含有黄金和钻石的地层。取出的岩芯经分析表明,金含量居然高达80克/吨。要知道金含量达到4克/吨的金矿层就具有商业开采价值,地球表层中很少能找到金含量超过10克/吨的矿层,相比之下这里几乎是金子的宝藏。
2、关于挖到地狱之门、出现青面獠牙怪物。。这些据报道,大家还是看看就好,其实根本就是无稽之谈,毫无考据。如果真的有这些非自然现象,非但不会停止钻探,管它什么危险,反而全世界科学家都跑去研究了,人类的好奇心大家都懂得。
3、为什么停止。首先从计划上,苏联人是想继续钻下去,见下图,从标语上看,当年苏联人还是想继续钻至15000米的。我认为是有两个原因导致钻探停止,一个是技术原因,一个是政治和经济原因。首先超深钻探技术本身就是一项前沿技术,即便现在,钻到这个深度也不容易。12000多米的地下是高温高压环境。我们估算一下,地壳的温度一般随深度的增加而逐步升高,平均深度每增加1千米,温度就升高30℃,那么12000多米地下温度大概接近400℃(远没有达到传言的太阳表面温度),这种环境下,钻头很容易损坏,继续深钻难度很大。在1983年,钻探深度已达12000米,而最后262米花了整整十年,难度可想而知。第二个是政治经济原因。90年代,苏联社会动荡不安,后又解体,各国独立,此外加上经济衰退,国家和经济问题使得无法支撑这种耗资巨大、纯科研而非盈利的钻探任务。
如今人们还在进行类似的“超级钻探”计划吗?答案是有的。
首先从非科研的角度,石油工业中的钻井正在在超深钻井发展,试图开采超深地层原油。虽然这个苏联的超级钻孔曾是世界上最深的钻孔,但这个记录在2008年和2011年被在卡塔尔的阿肖辛油井(12,289米)和俄罗斯在库页岛的Odoptu OP-11油井(12,345米)两次打破,截止到2016年,排名世界第三。相信以后还有有更多的超深油井出现。
其次从科考的角度,人类一直想探知地下的世界(如同登月一样,这种科研会耗费巨资,近几十年大都在发展经济,而导致此类研究没有得到各国家如同上世纪那般的重视)。随着海洋钻探技术的发展,人类开始把希望寄托于地壳很薄的海洋地区。2015年12月,来自美国、英国、中国等12个国家30名科学家正准备在西南印度洋中脊一处名为“亚特兰蒂斯浅滩”的地方,试图进行人类历史上首次“打穿地壳与地幔边界”的尝试。目前尚未有该计划进展的报道。不管这个是不是一个“危险”的举动,相信人类对地下的探测不会停止!
来源:悟空问答 编辑:灵丘县
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