關于蘇聯(lián)曾經(jīng)進行的超級鉆探,想必大家都有所耳聞,網(wǎng)上眾說紛紜,有人說是技術所限,有人說經(jīng)濟原因,還有人說鉆探到非自然現(xiàn)象,甚至有人說鉆到了地獄(正是這些道聽途說,賦予了其神秘色彩)……下面我們先簡單回顧一下,什么是蘇聯(lián)超級鉆探計劃,從眾多傳說中剖析,該計劃到底取得了哪些值得可信的成果?
蘇聯(lián)超級鉆探,也就是科拉超深鉆孔,是蘇聯(lián)于1970年在科拉半島鄰近挪威國界的地區(qū)所進行的一項科學鉆探工作(純科研用,目的據(jù)說是與美國冷戰(zhàn)時期進行的科研競賽),其中最深的一個鉆孔達12,262米。
首先科普一下目前對地球結構的認識:人類對地球內(nèi)部的探測主要通過地震波反演,科學家發(fā)現(xiàn)地震波在大陸底下33千米左右深處,在海洋底下10千米左右深處發(fā)生了巨大的突變;在地下2900千米左右深處又發(fā)生了巨大的突變。這表明地下有兩個明顯的界面,界面上下物質的物理性質有很大差異。第一個界面位于33千米深處,是奧地利科學家莫霍洛維奇于1909年發(fā)現(xiàn)的,簡稱為“莫霍面”。另一明顯界面位于2885千米深處,是德國科學家古登堡于1914年發(fā)現(xiàn)的,簡稱為“古登堡面”。據(jù)此,科學家們認為,地球內(nèi)部大致可分為三個組成物質和性質不同的同心圈層,最外面的一層稱為地殼,最中心部分稱為地核,中間一層稱為地幔。如果把地球內(nèi)部結構做個形象的比喻,它就像一個雞蛋,地核就相當于蛋黃,地幔就相當于蛋白,地殼就相當于蛋殼。
地殼的厚度是不均勻的,平均厚度約17千米,大陸部分平均厚度約33千米,高山、平原地區(qū)(如青藏高原)地殼厚度可達60~70千米;海洋地殼較薄,平均厚度約6千米。地幔是介于地表和地核之間的中間層,厚度將近2900千米,主要由致密的造巖物質構成,這是地球內(nèi)部體積最大、質量最大的一層。
下面我們回到鉆探的問題:
據(jù)悉,當年蘇聯(lián)超級鉆探的一個重要目的就是想率先探測到莫霍面 (理論上是堅固的地殼和充滿巖漿的地幔之間的界限)。早在1957年,美國地質學家沃爾特芒克提出了一個雄心勃勃的計劃。這個計劃的核心內(nèi)容十分簡單,那就是打一口井,把整個地殼鉆透。由于這口井要一直打到莫霍界面――地殼與地幔的分界面上,這個計劃被稱為“莫霍計劃”。1961年,在得到政府資助之后,一群美國科學家開始實施“莫霍計劃”。在“莫霍計劃”的第一階段里,他們進行了一組試驗性質的鉆探,在太平洋西海岸靠近墨西哥的地方鉆了5個深度不超過200米的井。這幾乎是“莫霍計劃”的全部直接成果了,1966年美國國會砍掉了撥款,計劃終止。那蘇聯(lián)的超級鉆探鉆穿地殼了嗎?顯然還沒有,由于陸地上的地殼厚度還是明顯比海洋地殼厚,平均達33km,而12000多米的鉆孔深度距離此仍然比較遙遠。那此次鉆探到底取得了什么成果,又為何終止呢,我認為需要明確以下幾點:
1、鉆探取得的成果。首先取得了超深地層序列的巖心,非常具有研究價值。其次科學家還在洞中發(fā)現(xiàn)了很多的氫氣,挖出來的淤泥如同歡騰了一樣不斷散發(fā)出氫氣,也是非常值得研究的現(xiàn)象。此外,據(jù)悉當鉆探深度達到9500米時,鉆頭鉆進了一個含有黃金和鉆石的地層。取出的巖芯經(jīng)分析表明,金含量居然高達80克/噸。要知道金含量達到4克/噸的金礦層就具有商業(yè)開采價值,地球表層中很少能找到金含量超過10克/噸的礦層,相比之下這里幾乎是金子的寶藏。
2、關于挖到地獄之門、出現(xiàn)青面獠牙怪物。。這些據(jù)報道,大家還是看看就好,其實根本就是無稽之談,毫無考據(jù)。如果真的有這些非自然現(xiàn)象,非但不會停止鉆探,管它什么危險,反而全世界科學家都跑去研究了,人類的好奇心大家都懂得。
3、為什么停止。首先從計劃上,蘇聯(lián)人是想繼續(xù)鉆下去,見下圖,從標語上看,當年蘇聯(lián)人還是想繼續(xù)鉆至15000米的。我認為是有兩個原因導致鉆探停止,一個是技術原因,一個是政治和經(jīng)濟原因。首先超深鉆探技術本身就是一項前沿技術,即便現(xiàn)在,鉆到這個深度也不容易。12000多米的地下是高溫高壓環(huán)境。我們估算一下,地殼的溫度一般隨深度的增加而逐步升高,平均深度每增加1千米,溫度就升高30℃,那么12000多米地下溫度大概接近400℃(遠沒有達到傳言的太陽表面溫度),這種環(huán)境下,鉆頭很容易損壞,繼續(xù)深鉆難度很大。在1983年,鉆探深度已達12000米,而最后262米花了整整十年,難度可想而知。第二個是政治經(jīng)濟原因。90年代,蘇聯(lián)社會動蕩不安,后又解體,各國獨立,此外加上經(jīng)濟衰退,國家和經(jīng)濟問題使得無法支撐這種耗資巨大、純科研而非盈利的鉆探任務。
如今人們還在進行類似的“超級鉆探”計劃嗎?答案是有的。
首先從非科研的角度,石油工業(yè)中的鉆井正在在超深鉆井發(fā)展,試圖開采超深地層原油。雖然這個蘇聯(lián)的超級鉆孔曾是世界上最深的鉆孔,但這個記錄在2008年和2011年被在卡塔爾的阿肖辛油井(12,289米)和俄羅斯在庫頁島的Odoptu OP-11油井(12,345米)兩次打破,截止到2016年,排名世界第三。相信以后還有有更多的超深油井出現(xiàn)。
其次從科考的角度,人類一直想探知地下的世界(如同登月一樣,這種科研會耗費巨資,近幾十年大都在發(fā)展經(jīng)濟,而導致此類研究沒有得到各國家如同上世紀那般的重視)。隨著海洋鉆探技術的發(fā)展,人類開始把希望寄托于地殼很薄的海洋地區(qū)。2015年12月,來自美國、英國、中國等12個國家30名科學家正準備在西南印度洋中脊一處名為“亞特蘭蒂斯淺灘”的地方,試圖進行人類歷史上首次“打穿地殼與地幔邊界”的嘗試。目前尚未有該計劃進展的報道。不管這個是不是一個“危險”的舉動,相信人類對地下的探測不會停止!
聯(lián)系客服