上個世紀的美蘇爭霸一直是歷史上津津樂道的話題。從航天領域到軍事核武器,美蘇先後進行了各項不計成本的競賽,都是為了爭奪世界第一大國的名號而暗中較勁。
不過,美蘇競爭的同時,各項衛星火箭飛行探測器的發射,也為人類航天事業做出了巨大貢獻。但美蘇顯然不打算止步於此。
在太空領域實力的一爭高下已經不能滿足兩國的競爭意識,於是又開始了掘地三尺的挖地球競賽。這項競賽初始於上世紀六十年代,是由美國提出的“莫霍面鑽探計劃”。
這可以說是人類歷史上首次“挖穿地球”的嘗試。但美國出師不利,身先士卒,選擇從地勢最低的太平洋沿岸海底,利用鑽探船進行鑽探,預計最大鑽探深度為七千多米。
但實際上在鑽探海底三百多米後,就因為經費不足和技術瓶頸而被迫終止了鑽探計劃。雖然美國的深海鑽探計劃挖了個“寂寞”,但也給深海鑽探留下了寶貴經驗。
該國取得了極其有研究價值的新世沉積物樣本,並證實了深海鑽探技術的可能性。而在美國深海鑽探計劃中止後,蘇聯“你方唱罷我登場”,如火如荼地開開展了鑽球計劃。
那麼,為什麼美蘇爭先恐後地想要挖穿地球?這麼做有什麼意義,蘇聯花費了24年的試驗結果是什麼呢?讓我們一起揭曉答案。
地球的結構
地球,作為人類的家園,是我們賴以生存的港灣。但事實上,我們對於地球的構造瞭解十分有限,目前已知地球主要由地殼、地幔、地核組成。
地球最表面的那層硬殼便是地殼,是我們人類的主要活動範圍,其深度大約有幾十公里。地殼又分為大陸地殼和岩石層。
大陸地殼更為厚實,主要由以矽鋁為主的岩石構成,被稱為矽鋁層;而海底部分的岩石層就比較薄,以矽鎂為主的岩石構成,又被稱為矽鎂層。
雖然地殼以固體為主,但是在其靠近球內的一面常常會由於高溫熔化而形成緩慢流動的狀態。地幔作為地球的中間層,深度可達幾千公里。
它由非常緊密的造巖物質構成,質量和體積都超乎想象地大,底部壓強更是大到誇張,甚至一個電子就能擠出全部原子。
通常來講,地幔的熔點和粘性會隨著壓強變化而變化,上地幔由於更靠近地殼,加之放射性元素的熔化,也就變得更加地易於流動,屬於岩漿的發源地。
而作為巨型反應堆的地核也分為外核和核心,以液體外核包裹著固體核心的形式出現,合體直徑為七千公里左右。據推測,它是幾十億年前高溫地球的熔融後,重量較大的殘渣下沉到核心形成的。
而重量較輕的部分則漂浮在表面逐漸凝固形成地殼。而地核的溫度有六千多攝氏度,接近太陽的溫度,幾乎可以融化一切物質。
由此可得,想要挖穿地球,不但對距離和技術有著十分大的考驗,地底的溫度也有可能融化一切。而美國提出的莫霍面鑽探計劃之中的莫霍面。
則是地殼與上地幔的分介面,地處五千米到八十千米不等的深度,比起挖穿地球,挖穿莫霍面似乎更加現實。
蘇聯科拉鑽探計劃
對於蘇聯來說,有了美國的前車之鑑,他們至少提前了五年進行鑽探專案的規劃,甚至還為此特地成立了地球內部超深鑽探研究部門來確保專案的資金運作。
以此來避免出現像美國鑽探計劃因資金不足而終止計劃的情況,而蘇聯人則有著更宏偉的目標——挖穿地球。
經過漫長的勘探和調查,蘇聯最終選擇了科拉半島的佩琴加區作為鑽探點,因為這個地區地層厚度適中,是歐洲大陸最大的地盾區,在這裡鑽井效率更高。
選址完成後,蘇聯人在此特地建造了一個鑽井平臺,甚至還給這個鑽井平臺增加了一個保護外殼,可見蘇聯對於此次鑽探計劃的重視和用心。
在鑽探工具的選擇上,蘇聯也積極吸取了美國的經驗教訓,放棄了傳統的研磨切削碎巖工具,選擇了渦輪鑽進剪下型切削碎巖工具,和以鋁合金為原材料製造的高強度鑽管。
然後再配合上輕巧的輕合金鑽桿,採用鋼鎖釦的方式將鑽桿連線起來,並採用專門的輔助程式,大大提升了深鑽能力以及鑽桿的適用性和可靠性。
在鑽頭的選擇上,為了應對地底的極大高溫和高壓,蘇聯對鑽頭材料進行了強大的分析對比,最終合成了十幾枚能在三百多度高溫下還能正常工作的鑽天入地大鑽頭。
上世紀七十年代,在經過漫長的準備和籌劃之後,蘇聯正式開始了蓄謀已久的鑽探計劃,創造了著名的“科拉超深井”。
誠然,蘇聯的科拉鑽探計劃並不總是那麼順利。在鑽探過程中,鑽頭隨著挖掘距離的不斷深入逐漸效果不佳,鑽管也發生了斷裂。
因此蘇聯又在原先的基礎上對鑽頭乃至鑽機都進行了不斷改造升級、更新換代,甚至還花了大價錢向瑞典購買挖掘技術,可惜買來的技術發揮作用並不是很大。
後來經過數十年不斷的鑽探挖掘,科拉超深鑽孔到達了它的極限-12262米,於1992年放棄了鑽探計劃。從策劃到實施再到結束,蘇聯“挖穿地心”的計劃總共花上了24年才畫上句號。
該國僅向地心鑽進了百分之零點二左右,遠遠達不到“挖穿地球”的程度。那麼蘇聯究竟為什麼堅持了這麼久之後,最終還是放棄了呢?
為什麼不繼續挖
首當其衝的就是技術問題,以當時的材料科技水平,鑽探機器的探頭原件並不能承受地下萬里的幾百攝氏度高溫和高壓。
高溫會融掉鑽探機械,而高壓不但會對鑽探機械造成損壞,還會使井壁發生破碎,影響整體施工。而一萬多米的地底深處,高溫使得岩石變成了黏糊糊的狀態。
這就導致鑽頭被堵塞粘死,根本挖不下去。除了高溫高壓,還影響鑽探的另一個因素就是地應力,地應力即存在於地殼中的應力。
由引力和慣性以及離心力組成,許多鑽管的斷裂就是因為地應力的緣故。且這些問題越往下挖阻礙越大,這使蘇聯不得不放棄深挖計劃。
除了顯而易見的技術問題,資金成本問題隨著挖掘時間越來越長,也越來越明顯。鑽探技術中的各項鑽探工具裝置都屬於易消耗品,需要常常進行更換才能保持裝置的正常執行。
而深鑽的裝置通常價格成本都極其高昂,其資金花銷巨大,堪稱無底之洞。再者上世紀末的蘇聯經濟狀況不容樂觀,隨著阿富汗之戰消耗了大筆經費。
蘇聯已經沒有多餘的款項可以撥給這項深挖計劃。而此項深挖計劃的初衷也是為了與美國一爭高下,因此幾乎不產生任何的收益。
在經濟每況愈下的背景之下,深鑽技術的攻克也沒有足夠的資金去支撐。因此,科拉深挖計劃在進行了24年之後,正式蓋上了這個12226米深的深井。
科拉超深鑽孔的成就
截止如今,科拉超深鑽孔仍然是地球上最深的人工鑽孔。那麼也許有人會疑惑,如此耗費財力人力和時間的科拉超深鑽,它孔存在的意義究竟是什麼?
其實科拉超深鑽孔除了證明蘇聯在地下深鑽技術的成就,還給地質研究做出了寶貴的貢獻。在鑽孔達到六千米深處時,科學家在提取的岩石樣本中發現了極其微小的浮游生物化石。
經統計其種類多達24種,據研究表明這些化石存在於20億年之前,且能在如此高溫的地方里儲存至今,令人驚歎。這為古生物研究提供了新的樣本。
而地下六千米的深度裡,除了化石,還有地下水從花崗岩的裂縫中滲出,經研究,這些水可能是由於礦物的相互作用而產生的。
由於地心引力,它只能不斷下滲,從而來到了地下六千米的地方。在這種極端高溫高壓的環境下還有液態水的存在,為外星生命的存在提供了可能性。
再到地下九千米的深度,還發現了一個全是鑽石和黃金的寶庫,可惜以目前技術並不能夠做到對地下九千米深的地方開採黃金,只能靜待來日了。
地球可不可以被挖穿?
顯而易見,蘇聯24年的經驗告訴我們,地球不可能也不可以被挖穿。如果地心被挖穿,那麼地球的壓強就會洩漏,導致地核裡的核反應堆不受控制,直接噴出地球表面和大氣層。
進而在引燃大氣層中的易燃氣體後,直接來一個星球大爆炸。屆時,地球毀滅和人類滅絕都不再是夢想。而被挖穿的地球,則會偏離原來的自轉軌道,在宇宙中肆意旋轉跳躍,最終隕落撞擊在別的行星之上。
結論
人類對地球產生好奇和探究是一件好事,但也要採用適度的方法,“挖穿地球”顯然並不可取。
如今科拉超深鑽孔所在地已一片荒蕪,廢棄裝置拆毀回收,井口也被蓋上了鋼帽,只有鋼帽上的深度數字,還訴說著蘇聯以及科拉鑽井昔日的輝煌。