上達宇宙,下入深海,人類的腳步踏足的地方越來越多,越來越遠。但是對於地球我們卻仍未徵服。在科幻小說《地心歷險記》中,地心被描繪成一個奇花異草,海洋浩瀚,寶石遍地的神奇世界,可是真正的地心到底是什麼樣子,誰都沒有見過。
目前人類鑽探的最深距離只有不到13公裡,與6000多公裡的地球半徑相比,僅僅是地球的表皮,更談不上鑽到地心。為什麼能徵服宇宙和深海的人類卻遲遲鑽不到地幔地心?這項紀錄的保持著又是誰呢?
科拉超深鑽孔
對於地心的好奇可不止我們一個國家,冷戰時期蘇美兩國的競賽,鑽探計劃就是其中非常重要的一個項目。1970年,作為向列寧百年誕辰獻禮的科研項目之一,蘇聯科學家在國土西北角的科拉半島上開始了雄心勃勃的鑽探計劃。
正是這項計劃造就了地球上最深的人造洞,科拉鑽孔。這個洞直徑22.9釐米,整整鑽了20年。在蘇聯開始項目的兩年後,美國也開始了俄克拉何馬州的伯莎·羅傑斯鑽孔。與蘇聯不同的是,它由一家商業公司發起,目的也僅僅是為了尋找天然氣。
這家公司僅僅用了1年半的時間就鑽到了9583米,創下了當時的世界紀錄。這自然讓蘇聯很被動,於是他們換上了烏拉爾重型機器製造廠生產的最新式鑽機,終於在1979年打破了有伯莎·羅傑斯鑽孔創下的紀錄。
不過在科拉鑽孔達到了12000米後,事情的發展卻出現了異常。鑽杆不僅經常斷掉,據說還從裡面傳出過地獄般的聲音。
這個項目最終在1990年的再次斷杆中結束,停留在了12262米的地方。值得一提的是,這個距離比馬裡亞納海溝(地球最深的地方)還多出了1000米。
科拉鑽孔停止的原因
這個問題官方給出的答案是經濟原因,很多人也認為和蘇聯的解體脫不了干係。畢竟這種競賽的花銷是巨大的。
還是拿美國舉例,20世紀50年代,美國科學家曾嘗試在墨西哥瓜達盧佩的太平洋海面上鑽孔,目標是到達地殼與地幔分界的莫霍面。這就是著名的「莫霍計劃」。
這項計劃大約花費了4000萬美元,僅僅是開採出了幾米厚的玄武巖,深度也僅僅只有海底183米。之後由於成本失控,美國國會取消了「莫霍計劃」的資助。
當然,科拉鑽孔也沒有逃過這一厄運,蘇聯的解體讓這個項目再也沒有資金來源,3年後,科拉鑽孔被關停。
人類為何不能鑽探到地心
除了經濟原因,我們這裡更要探討一下技術的因素。畢竟如今的社會,經濟對於一些大國顯然不成問題,可為何人類仍然不能鑽探到地心?
首先地質條件的複雜性就會給鑽探帶來難度。鑽探過程中,可能會遇到各種各樣的地層和複雜情況,如地應力集中、地層壓力異常、地層破碎等,這都可能會導致鑽進效率低下以及鑽井事故的發生。
另外地球內部的高溫高壓也是對鑽探材料的極大考驗。隨著鑽探的深入,地下空間中溫度和壓力迅速增大,一般來說,每下探100,溫度就上升3°C。加上鑽頭摩擦產生的熱量,很少能有材料堅持到最後。
鑽探使用的鑽杆其實大概只有幾米,然後由一根一根管子接起來的,在井下鑽探的過程中,鑽杆要承受拉伸、壓縮、彎曲、扭矩等複雜載荷的作用,很難保持豎直不發生偏斜。
舉個生活中常見的例子,當你掐住一根吸管的兩頭,轉動其中一頭,你會發現,其實這個吸管兩頭轉動不同步,會有一個小角度的延遲。這樣的結果對電機也提出了更高的要求。
看到這裡,或許你該明白為何人類的鑽探技術為何一直到達不了地心。這種目前來看費力不討好的事情,各國大都不太願意去幹,至於以後的人類還能否見證地心樣子的一天,只能靜待佳音。你覺得人類能成功嗎?
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