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挖穿地球,是人类不行还是不敢?

我们常会听到这样的说法,人类目前对外太空的了解都比了解自己生存的地球还要多,这句话听起来有些不合乎常理。

因为在我们的直觉里总是认为上天貌似更难,想入地的话很简单:钻井一搭,钻杆一放,钻头一装直接往下钻不就成了。但是真实的情况恰恰相反。

挖穿地球,是人类不行还是不敢?

著名的探测器“旅行者1号”(Voyager 1)花了26年的时间离开了太阳系,从距离地球165亿公里外发回数据,但人类穿透地球表面仅12公里的距离却用了差不多同样长的时间。

足以见得哪件事更难,上天和入地的难度根本就不在同一级别上。所以人类确实很难了解我们生活的地球。

挖穿地球,是人类不行还是不敢?

小学时我们都知道地球的结构分为地核、地幔和地壳,其中地壳为固体岩石,也是最薄的一个圈层,平均厚度为17公里。

这里需要注意的是地壳厚度分布差异很大,最厚的地方可以达70公里,例如青藏高原地区,最薄的地方只有1.6千米,例如大西洋海底的海沟。

挖穿地球,是人类不行还是不敢?

而陆地上地壳的平均厚达为30公里-40公里之间,除了地壳我们还对地幔、地核的组成和厚度有了一定的掌握,不过我们所掌握的地球知识都是通过地震波传播速度变化得来的。

可以这么说,所有关于地球内部的信息都是间接的猜测,与真实情况肯定存在比较大的误差。唯一能够准确掌握地球结构以及组成的方法就是打穿地球,取出岩心直接研究。其他方法都行不通。

挖穿地球,是人类不行还是不敢?

在历史上我们还真干过这样的事,了解历史就能知道钻透地球到底是人类不行,还是传说中的不敢!

上世纪,苏美两个国家就像是两个邻居家的小孩一样,互相攀比嫉妒,你干什么我也要干,你有什么我也要有,你上天我就上天,你入地我也入地,看谁更牛。

挖穿地球,是人类不行还是不敢?

美国在1960年,就有了钻地球的计划,这个项目称为“Mohole计划”,但是选址在墨西哥太平洋海岸,其目标是钻透地壳,达到地壳与地幔的混合处,也就是莫霍洛维奇不连续面。

希望通过这项任务获得关于地球年龄、构成、内部结构的有价值信息,并帮助理解板块构造。

如果我们直接探测到地幔是什么以及地幔活动的情况,我们就能更好地了解火山和地震的成因和发生,更好地了解整个地球是如何运转的。所以这项计划还是非常具有科学价值的。

挖穿地球,是人类不行还是不敢?

苏联一看,你钻地球!好,我也钻!1962年成立领导钻探工作的科学团队,1965年选址准备工作完成,决定在苏联西北部的科拉半岛进行钻探。

这是个长久性的工程,需要建立大量的地面设置,招募人员以及设备安装调试,制定钻探方案,1970年钻机开始进入运转,朝地下进发。

挖穿地球,是人类不行还是不敢?

不过,苏联的目标远没有美国那么大。他们制定的目标就是地下15公里,这个距离远远戳不透地壳。

但是就这个距离普通的那种通过钻杆旋转带动钻头,逐级增加钻杆的钻探方式是行不通的,因为越来后面钻杆的数量越多,越是耗费能量,到后面甚至会造成机器带不动的情况。

挖穿地球,是人类不行还是不敢?

为了克服这个问题,研究人员设计了一个解决方案,即钻杆不动,只有末端的钻头转动,这样就节省了大量的能量,他们还设计了可以在钻孔底部进行直接物理测量的仪器。

这个项目产生了大量的地质数据,其中大部分说明了我们对我们的星球知之甚少。科拉钻孔可以使人们直接的看到地球地壳的结构。并且可以直接验证之前科学家之前对地球结构的理论。

挖穿地球,是人类不行还是不敢?

根据地震波的速度变化,科学家之前一直认为在地下3-6公里的地方有一个“康拉德不连续面”,也就是从这个地方花岗岩向玄武岩过渡。

但是钻探的结果是,人们并没有发现玄武岩层,花岗岩一直延伸到12公里以外的地方。科学家随即认识到地震波反射的结果是由于岩石的变质造成的(即由于强烈的热量和压力导致了花岗岩变质),而不是岩石类型的变化。

挖穿地球,是人类不行还是不敢?

我们还在地下6.7公里的地方发现了大量的生物化石,这些化石的年代足有27亿年的历史,虽然地下存在着高温和高压,但是这些化石依然保持了完整性。

这足以说明钻探地球对我们理解地球结构、以及生物演化的重要性。到1979年,该项目已经打破了其他所有的钻探深度世界纪录。到1983年,钻井深度就达到了令人难以置信的12公里。

不过从1983年到1994年这个项目的停止的时候,钻孔深度只前进了0.262公里,整个项目花费了24年的时间,距离当时既定的15公里的目标还相差了短短的2.7公里。

挖穿地球,是人类不行还是不敢?

这里就有个问题,也是大家比较关心的,最后的2.7公里为何就不钻了?传说中是遇到了一些可怕的事情(例如飞出来地下生物、听见了下面有生物在咆哮,更有人说钻到了地狱),不敢再往下钻,不过这些都是谣传。

官方的解释是资金问题,当然这也说得通,毕竟耗时几十年的工程也不盈利确实难以支撑,再加之到最后苏联自身的情况已经不允许再干这种劳民伤财的事了。

挖穿地球,是人类不行还是不敢?

不过最根本的原因还是遇见了难以置信的高温,导致钻头消耗太过严重,到了12公里以后地下温度的上升幅度远远超过了当时人们的预计。

研究人员为了对抗高温,还专门将钻井液事先冷却,但也无济于事,当时在钻孔最深的地方温度达到了120摄氏度,再加上钻头的旋转带来的高温使得钻头磨损特别严重,无法前进。

还有一个更为严重的问题导致的不得不放弃钻探,在12公里以上的深度,那里的岩石由于高温的作用开始变得不像是固体,更具有流体的性质。

挖穿地球,是人类不行还是不敢?

当钻头磨损在更换钻头的时候,刚刚前进的一点点的深度就会因为岩石变软而发生闭合,也就是说,钻到最后这个钻孔就会自己回填,无法再继续深入。

所以不得已最后在1994停止钻探,最后的深度为12262米,这是迄今为止垂直深度最深的钻孔。不过这对于半径6371公里的地球来说,就像是划破了一层皮而已。

挖穿地球,是人类不行还是不敢?

所以说,挖穿地球这件事从科拉钻孔以后,人类就没考虑过,因为我们甚至自己的行,而不是不敢。

未来我们人类想要达到地幔,从陆地上钻是行不通的,我们可以选择在海洋最深处往下钻,不出几公里就会达到地幔。不过地幔的厚度在2800km以上,可能人类未来的无数个世纪都会止步在这里!

想要达到地核估计和走出银河系的难度一样大。

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