拼命探索， 不計後果，歡迎您收聽思考盒子，繼續地心探索系列，人類自古以來都對未知的東西既敬畏又嚮往。我們仰望滿天繁星，會聯想到各種星座與神話的傳說，會聯想到牛郎、織女的故事。凝視腳下的大地，可能會想像出地獄的可怕情景。那麼地心深處到底埋藏著怎樣的神秘世界呢。
今天 我們說說瘋狂鑽探的事，其實這事我們在上期節目中，已經簡略的提到過了。也是我們探索地球內部最為直接，簡單，粗暴的方法了，想知道地球內部的結構，那直接打個洞看一看也就OK了。
說到打井，鑽探的事，古以有之，比如我們祖輩們都是要打井喝水的，叫軲轆女人和井，我小時候，也有壓洋井喝水的經歷，當然，這一般也就是地下幾十米的深度。另一方面就是石油鑽井勘探。這就要深的多了，在近現代，實際上很多國家都在地球上不停的打洞。由於石油開採的需要，鑽探技術其實已經相當成熟。這個深度基本都得是5000多米深的水平。有的還要更深一些。
我們今天，主要說的是，有名的科拉超深鑽孔，科拉這是一個地名，是位於俄羅斯北端的摩爾曼斯克州內的一個半島。這是蘇聯於1970年進行的一項瘋狂的科學鑽探工作，這個鑽孔深度達到12,262米。這是人類有史以來打洞打的最深的記錄。
2008年，卡達的【阿肖辛】油井抵達到12289米深度，首次打破科拉鑽孔的紀錄；2011年，俄羅斯在庫頁島的奧多普拓油井達到12345米深度，再次打破最深紀錄。然而，如果考慮到海拔、井壁並不是垂直等因素，科拉超深鑽孔依舊是人類世界裡離地心最近的地方。而且這兩口「後來居上」的超深井都是石油生產井，而非鑽探井，它們是不以取得巖心為目的，這對地質學的貢獻遠遠無法與科拉超深井相提並論。
我們先看看產生背景
想一想，為什麼老毛子會閒著沒事，在那麼冷的地方，冰天雪地的，打一下這麼深的地洞呢。 是想挖金子，挖銀子，還是挖石油呢。總得擁護點啥呢，答案是什麼也不為，就是任性，就是想挖。
這就得回溯到上世紀五十年代的初期了，剛剛是二戰結束，當時擅長暴力美學的蘇聯和科技高度發達的美國形成這兩大敵對陣營，受到冷戰思維支配，他們將大量的人力財力物力，投入到無休無止的戰備競爭之中，在軍事科研上，兩國以近畸形的速度突飛猛進，雙方竭盡所能開發各種戰略資源。兩人就比賽唄，什麼都比，比上天，比登月，比武器裝備，比核武器，各種科研什麼都要比，至於挖掘了這口深井，可以說是冷戰期間最奇葩的一種競賽產物了。
我們先說說老美這邊，這場競賽就來自於美國海洋物理學家【沃特·蒙克】的一個想法。
1957年，他提議在大洋底部打一個能穿透莫霍面的超深鑽井，這樣就能對地球內部一探究竟了。那為啥要選在大洋裡打井呢，周圍全是水，怪費勁的，再被鯊魚咬了。我們知道陸地上地殼平均厚度是33km，而整個地球上的地殼平均厚度大約是17km，也就是說大洋中的地殼遠比大陸地殼要薄多了，一般只有10km左右。因此選擇在海底鑽探的話，穿透地殼所需的路程會更短一些。當時，一幫老美的科學家就向國家科學基金會提出了這個莫霍計劃，莫霍就是上期節目我們提到的買西瓜的那個大叔，這個計劃，簡言之，就是要向下深挖，直搗莫霍面，就是地殼與地幔的分界線。 這項計劃預計會耗費1500至2000萬美元，裡面包括租用大型鑽探船以及每年的鑽探費用。如果這事成了，其重要的意義將足以和阿波羅計劃比肩，一個是想飛上天和太陽肩並肩，一個是想打開地獄的大門。
馬上，這個計劃獲得了基金會支持，研究人員紅紅火火地開工了。1961年4月，莫霍計劃取得了初步的進展。鑽井船在墨西哥的近海3558米水深處鑽了5口深海鑽井。這些鑽井最深達到了183m，這是有史以來第一次在深海海底打鑽成功。然而此後就沒啥突破了，在深海鑽進200m已是操作的極限了。與此同時，莫霍計劃的預算卻越漲越高。到了1965年，費用已經高達1.1億美元，這是早期計劃的6倍了。 如此高額的費用並沒有換來等價值的成果，而面對的問題卻是越發的嚴重。 高溫，高壓，定位等等，越來越難以解決。因此眾議院一怒之下投票終止了這個無底洞的項目。儘管如此，這是人類第一次試圖在深海海底打鑽，意義重大。
蘇聯的前期工作
眼看著美國人放棄了，蘇聯很是開心，幹的很起勁，他們對自己的地球望遠鏡計劃充滿了信心，所謂的地球望遠鏡，就是想往地球的內部看看唄。蘇聯目的很簡單，就是要趕在美國鑽探項目之前到達地殼與地幔之間的界面，至於什麼實際意義顯得就不太重要了。 確定目標後，蘇聯人便選擇了科拉半島。為啥選這，我覺得一方面是因為這裡地處摩爾曼斯克，受北大西洋暖流的影響，這是北極圈內唯一一個終年不凍港，交通方便一些。另一方面，因為地球並不是標準的正圓，他是扁的，也就是赤道比兩極地區的半徑要更長一些。所以，老毛了選擇了儘量靠北的地方，這樣鑽到地心就可以更近一些了。而這裡又是以低地，平原為主，那就相對更容易一些了。當然，最終的結果是，地球人，你們有點想多了，這與兩極和赤道一毛錢的關係也沒有，因為，我們鑽的那點深度就相當於想給你一個得了腦瘤的患者做手術，結果是只撓下來幾個頭皮屑而已。
我們回顧一下當時老毛子的過程，他們在1960至1965年間就開始制定了計劃。蘇聯地質部牽頭吸收了全蘇150多個部門參與其中。他們的目標深度為15000m。初步制定的四項任務是：1、查明科拉地區太古代、早元古代的深部結構；2、查明地震界面的地質性質；3、獲取完整的巖石物質成分和康拉德面的資料；4、完善超深鑽井必備的鑽井工藝新技術和深部地球物理測井方法。
經過了完善的準備工作，科拉井於1970年正式開鑽，為什麼是1970年，一方面，這正值紀念列寧同志誕辰100周年，這是為祖國獻禮，另一方面，1969年，老美登月了，阿姆斯特朗在月面上留下了人類第一個腳印，向前一小步，文明一大步。我們之前說過了，當時正處於冷戰時期，所以，這事讓蘇聯領導人們如坐針氈，極力想要在其他方面扳回一城。你看一般的科普節目都不會分析的這麼透徹。
在北極圈內的科拉半島上，一項了不起的超級工程就這樣開始了。為了保障這裡工作人員的正常生活，蘇聯人還在不遠處建起了整整一個城市。據說所有參與項目的人員都分得了一套莫斯科的公寓房，他們的月薪甚至能比肩大學教授一年的收入。待遇還是相當好的。
剛開始，從地表至7000m深的鑽井過程都比較順利，因為我們有開採石油的經驗了，再往下就越來越難了。
經過幾年的努力，科拉井終於迎來了它首個歷史性時刻。
1979年6月，鑽孔深度達到了9584m，這個深度打破了由美國奧克拉荷馬州的鑽探世界記錄。
之後鑽頭每前進一米，都是在創造人類的歷史，但等待著它的是越來越極端的地底環境。
在成功進入深度10000m的巖層後，問題變得更加嚴峻，比如鑽頭和鑽杆的自重已經超過了200噸。這個稍微解釋一下，因為，這個孔的直徑非常小，不像我們想像中的，可以坐著礦井提升機自由的上下，因為這個孔的直徑越大，也就意味著成本越高，所以，這個穿孔只是把鑽頭深入到井內，人們在地面上進行操作，所以隨著深度的加深，鑽頭自重也越來越重，再加上與周圍巖石的摩擦力，鑽杆經常是不堪重負，常常擰斷，超過了10000米的距離，力的傳導必然要有大幅度的衰減，所以，後來，蘇聯專家開發了不依賴於地面馬達的牙輪鑽頭。這就減輕鑽杆承擔的壓力，當然，這只是困難的一小部分，還有諸多的困難，我們後面還會說。
隨後的十年裡，蘇聯不斷投入人力物力到這個計劃中。
在最鼎盛的時候，科拉井上聚集有16個實驗室，300多名人員協同工作。
到了1983年，鑽孔首次突破了12000m的深度。
而到了1989年，達到了12262m。按照人們的設想，科拉井在4年後就可達到15000m的預設目標。但是科拉超深井的鑽探工作卻被永遠的定格在了12262m.
我們看一下這個鑽探的過程，並不是均勻進展的， 前13年，鑽了12000米， 而最後的262米是在1983-1993年間進行的，花了整整十年，難度可想而知。 而旅行者1號2號，只用了二三十年的時間已經飛過了冥王星，而目前旅行者1號更是已經飛出我們的太陽系，而地球上的科學家經過二十多年漫長的努力，才向地下挖入了12公裡 。這正常開車也就是10分鐘的事。
最終這個瘋狂的計劃終止了。 官方理由是由於經費不足，這是顯而易見的事。錢沒少花，卻沒個鳥用。政治上，也是由於蘇聯的解體，冷戰結束，老毛子不得不重新審視一下自己年輕時瘋狂的做法，曾經年少輕狂，曾經一時衝動，廣闊的天地之間，有著太多的正事要做了。不能這麼執著的在這一個地方鑽洞，而有內部人員透露，真正的原因是深井內有一些超自然的現象出現。他們聽到了可怕的哭泣，以為是觸碰了地獄的天花板，鑽探工作不得不停止了。但後續的研究工作仍在繼續。
直到2008年，這個地址被徹底的廢棄了，科拉超深鑽洞口被生鏽的金屬帽蓋的嚴嚴實實。
我們可以對比一下，我國最長的隧道是，秦嶺終南山公路隧道，隧道長18.02公裡。這已經大大的超過了科拉深孔的12公裡。而世界上排名前三的隧道，瑞士新聖哥達隧道，日本青函海峽隧道，英法英吉利海峽隧道，長度都達到了50公裡的水平。感覺，一個是橫著挖，一個是豎著挖，都是在土裡邊，似乎也沒啥太大的區別。就鑽唄，當鑽頭磨壞後，就會換一個。有啥難的。
鑽頭的問題
鑽頭的造價很貴,常用的有牙輪鑽頭，刮刀鑽頭等等，但不 管是哪種鑽頭，必然要求耐磨，抗造才行，造價自然不菲了。而配合應用的鑽頭冷卻用的鑽井液也不便宜，鑽頭在井下鑽進，連接鑽頭的是一根一根的鑽柱 ，要依次一節一節的把鑽柱接連好，更換鑽頭時，要拉出這長長的鑽杆，才能更換鑽頭。深度是一個非常非常需要擔心的問題。井太深以後，井眼軌跡就越難以控制，很難操控了。儘管材料是鋼材質，但是長度上了幾千米以後，鑽柱就像麵條一樣柔軟了，難以控制。而且自身重量也很大，為此蘇聯採用了輕鋁合金作為鑽杆材料，重量僅為鋼質鑽杆的一半，在一定程度解釋了這個問題。
壓力問題。
隨著深度的加深，地層對井壁有著巨大的水平方向的壓力，這和深海中的巨大壓力是一個道理。我們一個簡單的想法是「用地面的水把井內部填滿，用來平衡地層的水平壓力， 同時注入的大量的水對地下的高溫也能起到冷卻作用。事實是沒那麼簡單就能去鑽 別的全不看。
地面的水通常情況下難以平衡地層壓力，因為地層含有很多孔隙，孔隙裡面有很多流體，因此打一段井就要用套管封隔一次，也就是固井。並且有的時候很短的一段深度內，地層壓力的變化很大，這時候有可能你在2000米把地層壓力平衡了，但是在2050米的時候地層又被壓破裂了，鑽井液就漏出去了。所以一定是邊打井，邊固井的。否則根本無法保持已經鑽出來的洞。
溫度問題。
一般的地溫梯度為每下降100米，溫度提高3℃，在井下4000米幾乎就會達到120℃。 負責科拉超深鑽洞的工程師利用有限的資源想出了有效的製冷方法，從而能夠讓幾十個特製鑽頭在超過300攝氏度 的高溫下正常工作 具體什麼辦法，我不知道，應該屬於是商業機密。
井下出水
這個可以參考隧道建設出現的透水事故。工程上的解決辦法是避開出水地層，但是因為你是向下鑽井，所以很難避開，隨著井的加深，高壓水層越來越多。
井下應力
因為巖石的移除，周圍巖石積累的應力會在一段時間內釋放，就像是一缸大米，你想挖出缸底部，最深位置的大米，這是很難的，你每挖出一勺米，周圍大米很快就會滑動過來，將這個小坑給補充了。
還有井下鹽膏層蠕動以及井下天然氣和煤層氣等等許多問題。
所以，看似簡單的鑽孔，這裡邊要涉及很多的問題。
其實對於鑽井來說，最重要的環節並不是鑽頭，或者高溫的問題，而是如何固井，就是向井內下入套管，並向井眼和套管之間的環形空間注入水泥的過程。作用就是，支撐井，壁防止垮塌、隔絕地層流體外滲或者流出。通俗的說，就是支撐巖體和防止滲水。保持這個通道的穩定性，以便於向更深處邁進。
所謂套管，就是一種特製鋼管，塞進地下後就不再取出，是鑽井過程中的耗材。它要具有相當的抗壓強度和抗腐蝕性。配合特製水泥一起固定井壁。
以上的問題鑽井過程中經常遇到的，還不能完美的解決。而12262米的科拉超深孔，這麼小的孔徑。老毛子也真是純純的作死行為。
關於鬼怪的問題。
江湖上流傳，在鑽探的過程中，人們會聽到從鑽孔中傳出來的嚎叫聲，越往深處越明顯。甚至有人聲稱，裡面竟然飛出一頭青面獠牙、長有翅膀的怪物。稍後他們將一臺監聽器送下洞去，收聽到了悲慘的叫聲。膽大的，有興趣的可以在網上搜索一下。當然了，我個人的理解，能從洞裡飛出什麼怪物，除非這個怪物非常小，因為，本身這個鑽孔是直徑也就是二三十釐米而已，而自然界中絕大多數的鳥類都沒有垂直起降的能力，也就是說你把一隻小鳥放到枯井之中，他是飛不出來的，要有段的滑翔距離才行，當然，既然說是怪物了，人家的能力不是我們能理解的了。另外，至於這段錄音的事。更大可能只是後人合成的惡作劇而已。
我們看看流傳較廣的一個版本，當時【阿撒哥夫】博士正和工人一起在 進行鑽探工作。鑽探開始時，一切十分正常。 但到了大約九英哩深，那個鑽探機器突然轉得異常劇烈，顯示出地底下有一個巨大的空間。根據溫度感應器顯示，那裡的溫度高達華氏二千度，相當於攝氏1093度。
而當我們將鑽探針從科拉超深鑽孔收上來時，更嚇一大跳 ，隨著那洞口噴出的高溫氣體，一頭長有獠牙，眼神充滿邪惡的巨大怪物，從裡面飛出來，它就像一頭髮狂的猛獸，不停的高聲尖叫，轉瞬間便飛走了。在場一些工人見了，嚇得轉身就跑，但我們卻決定留下，希望找出一個究竟。我們將一臺監聽器吊下洞裡去，這種監聽器原本是設計用來收聽地殼移動的聲音。但奇怪的是，是從喇叭傳來的不是地殼移動聲，而是人類的慘叫聲。
最初， 還以為是儀器本身出了毛病，但是調整過後，卻證實那些聲音的確是來自地底。它不單是一個人的叫聲，而是千千萬萬人的哀號呼救聲。幸好，我們當時已將這些哀叫聲用錄音機錄下，證明我們並非無中生有。我們現已將那個洞口封好，留待有關方面調查。很明顯，我們發現了某些超乎常理，但科學無法解釋的東西。以上，就是流傳的比較邪乎的，關於科拉超深孔的奇怪號叫聲的問題。
前蘇聯官方對於此事，並沒有作出任何評論。前蘇聯地質部部長【柯茲洛夫斯基】編寫了《科拉超深鑽井》，但現在已經絕版，並很難找到這本書，有關這個項目的數據也從沒傳出國外。但是這裡我發現有一個明顯的BUG，我查了很多資料，都說是他們挖到九英哩處出現了上述狀況，但是九英哩換算成公裡是14.48公裡，這已經大於科拉鑽孔的12公裡了。
故事大致已經介紹完畢，但留給人們的遐想卻是無止境的，到底有沒有怪獸從洞內飛出？地獄究竟存在嗎？裡面究竟居住著什麼怪物？俄羅斯官方起是不予以回應，給 我們留下的想像空間就越大，科拉超深鑽探工作真的就結束了嗎？這都不好說，就像美國自1972年12月6次登月成功結束後，再也沒有登上月球一樣，到底有什麼內幕，我們外行人永遠也不知道，只能是看看熱鬧了，許多神秘的事件等待著我們去進一步的探索。
客觀的分析，就算是這些可怕的聲音真的是從地下深處收集到的，也是完全有可能的。因為我們腳下的大地從來都沒安靜過，無時無刻不在發生變化，人們根據科拉超深井取得的巖心與地質資料編制了圖表，圖表上那些波形多半就是所謂的地獄般鬼嚎了。
研究成果
科拉超深鑽井是繼蘇聯空間站、深海勘探船之後的第三大科研成果，一直是俄羅斯科學家的驕傲。當鑽探深度達到9500米時，鑽頭鑽進了一個含有黃金和鑽石的地層。取出的巖芯經分析表明，金含量居然高達80克/噸。一般金含量達到4克/噸的金礦層就具有商業開採價值，地球表層中很少能找到金含量超過10克/噸的礦層，相比之下這裡幾乎是金子的寶藏。
另外就是，此次鑽孔活動獲取地層的直接屬性：包括地層的巖石屬性，地層孔隙中有哪些流體，這些流體具有哪些性質等等，這也也是人類再如此深的層面上獲取的第一手資料。
再有是獲取地層的間接屬性：例如獲取地層壓力的大小 、地應力 的大小和方向 ），這對研究一些地質現象，地震成因等有不可或缺的作用；
鑽深井是獲取深部地層信息最為直接的方法，但不是唯一方法。比如測井和地震等方法也能獲取這些數據，但獲取方法都屬於間接獲取，精度也有待考量，並且測井要在鑽井之後才能進行。
科學鑽探是獲取地球深部物質和了解地球內部信息直接、有效和可靠的方法，是地球科學發展不可缺少的重要支撐，也是解決人類社會發展面臨的資源、能源、環境等重大問題不可缺少的重要技術手段，科學鑽探井被譽為人類的「入地望遠鏡」，科學鑽探鑽機被稱為地球內部物質的「採樣器」。經過美國與蘇聯幾十的年努力，我們終於向地心前進了0.2%。而抵達莫霍面至今是地質學家的一個夢。
在科學家，地質學家眼裡，地下埋藏的這些巖石，靜靜的書寫著地球的變遷，這是時光的沉澱，這是歲月的痕跡，它們講述著寂靜的大地深處發生的動蕩與起伏，講述著溫度與壓力的變化與交織，講述著礦物熔融與結晶的進化歷程，蘇聯人希望這些知識能夠告訴我們怎樣尋找礦床、地球內部的物質怎樣運動、乃至地球從何而來。超深井是指向地球內部的望遠鏡，通過它的「鏡頭」，我們能窺見滄海桑田變化的歷史。 雖然，對於神秘的地球來說，這0.2%算不上什麼，但這是人類雄偉信心的印證，也是人類探索自然的開始。