第二次世界大战结束后,国际形势发生了巨大变化, 号称“日不落帝国”的英国和拥有“世界第一陆军”的法国沦为二流国家,美国与苏联则后来者居上,成为当时世界上的头号强国。9 w9 T& O: X% B1 H8 j1 ]
由于国家利益和社会意识形态的不同,两个超级大国把世界分成了两大阵营,都铆足了劲在各个领域、各个地区疯狂的比拼和争夺,由此造成了长达半个世纪的“冷战时代”。
) [% h }% Y2 T那个时候,无论是天上飞的、海里游的、地上跑的,美苏两国都要争个高低出来。7 w5 u5 {9 T C9 O
比如,1956年苏联制定了登月计划,美国不甘示弱,便紧随其后也宣布了登月的”阿波罗计划“,结果,1969年7月20日,美国宇航员阿姆斯特朗捷足先登,率先踏上了月球,苏联在此比拼中落于下风。) X. \8 o7 F- j3 u; [" ?
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不甘心失败的苏联,转而投入到国际空间站的建设中,1971年4月19日,苏联发射了世界上第一座国际空间站——“礼炮1号”,才算是扳回了一局。) f1 V. j4 K6 N" S# y5 U% x+ H# F
就在两个超级大国在“天上”争得你死我活的时候,他们在地面上也没闲着,为此,还诞生了有史以来人类挖得最深的洞——科拉超深钻孔。0 Y$ p$ {1 c) V
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疯狂的“莫霍钻探计划”
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1 @5 ]2 ~! q5 \# ]2 [5 r: l“科拉超深钻孔”虽然是由苏联人挖出来的,但在“地球上打洞”这个主意,却是由美国人提出来的。/ s, k1 \# a( K
1957年,美国海洋地理学家沃特·蒙克提出,若能在大洋底部打一口穿透莫霍面的超深钻井,就能弄明白地球的内部构造,为地球科学领域做出巨大贡献。8 j5 g( D6 `3 m+ _1 x6 {7 B
如果这事成了,其在世界上造成的轰动和影响力,一点不亚于阿波罗计划,在综合评估了各方面的因素后,1961年4月,美国开始在墨西哥瓜德罗普岛近海3558m水深处正式实施“莫霍计划”。
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$ g0 u0 D$ O5 N9 W; c* I& | t8 \所谓“莫霍计划”,顾名思义,就是试图钻穿地壳到达莫霍面的计划,一般认为,在地球的地壳与地幔之间,还有一层被称为“莫霍洛维奇不连续面”的界面,简称为“莫霍面”。( l* A5 T& c) U5 ~) O; o1 F
而之所以把钻井的地点选在海底,是因为海底相较于陆地,距离莫霍面更近,只有不到10 公里。4 \9 o6 z* h4 K2 S9 ~ V% ~
刚开始,“莫霍计划”进展顺利,钻井船很快钻了5口深海钻井,而且钻井最深处也达到了183米。
. U6 E* d8 q# K为了争夺“地心领域”,不让美国一家独大,苏联没多久也提出了本国的“莫霍钻探计划”,扬言要“挖穿地球”,因此,外界也将这次计划称为“地球望远镜计划”。' c5 Q9 Y0 A/ J: P$ j# f
一年后苏联政府召集了20多个部门 、机构和苏联科学院的顶尖人物,组成了“地球内部和超深钻探研究联合科学委员会”,为“莫霍钻探计划”提供必要的理论、经济和技术援助。
. q4 V( S5 P0 V3 j" V. X2 Z" I就在苏联为该计划积极做准备时,美国的“莫霍计划”却遭到了前所未有的挑战与困难。
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0 U2 ]3 Y |( j4 d% r首先,该计划原本预计总花费1500万——2000万美元,可到了1965年,花在该项目上的费用,已经达到了1.1亿美元,已经超过原计划将近6倍了。
& y2 M+ F% O" z$ Y4 u1 [ L其次,如此高额的费用并没有带来预想的收益,别说到达莫霍面了,在深海钻井到达200米就已经是操作的极限了。2 E, n9 i$ c- a+ ?5 ^9 c0 a# @
1966 年,在多方面的压力下,美国不得不对外宣布终止“莫霍计划”。
( x3 L1 S4 j3 i6 p, C% v0 V+ m" m; y& l虽然美国人放弃了,但苏联却毫不气馁,继续坚持了下去。
! _, \! x( Z6 M1 c- n5 n- m在经过五年的精心准备后,苏联终于在1970年开始了地下钻探项目,不同于美国将钻探地点选在海底,苏联选择在位于北极圈内,拥有终年不冻港和丰富矿藏资源的科拉半岛上钻孔。, k% N S) v: G8 f8 X1 H
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% O( y, H: h* Z* k# J. d* ^该项目上马伊始,就由苏联地质部长直接领导,为了保证钻探工作人员的正常生活,苏联政府不仅在科拉半岛上新建了一座名叫“扎波力亚尔内”的城,还给予参与项目的人员每人分配了一套在莫斯科的住房。
: F; {, u( z4 ^" m' i, f \在丰厚报酬和伟大前景的激励下,参与该项目的工作人员都非常积极,虽然深层钻探对钻掘工具和动力设备的要求很高,但他们还是克服了重重困难,不断刷新着纪录。
: I8 l: h1 b* F4 g7 s7 O在1979年6月前,钻孔的过程一直比较顺利,经过九年的不懈努力,科拉钻井的深度已达到不可思议的9584米,这在当时来说,已经算是“世界第一深”了。" K- ?' m8 z# L) J8 `3 a3 s6 [3 m
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之后,钻头每前进一米,就会面临越来越严峻的挑战。极端的地底环境、不可控制的气压和高温、发挥到极限的施工设备,每一个困难,都可能让多年的努力付之东流。
& g- S9 ]! s& N1 V) r( P* @为了解决这些难题,苏联不断加大投入,高峰时期,在“科拉超深钻孔”这方直径只有不到1米的井口上,曾汇聚了16个实验室,多达300名工作人员。) S8 U. ~: Q8 Z
他们的付出终于得到了回报,1983年,钻孔首次突破了12000米的深度,六年后,科拉超深钻孔深度更是达到了史无前例的12263米。7 O$ A6 S! o7 w5 j: m
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8 }% ]1 W1 p1 c" B/ p按照原计划,再过四年,科拉超深钻孔就能达到预定的目标——15000米,然而,让所有人都没有想到的是,科拉超深井的钻探工作就此止步,再未前进一步。3 |3 l2 T8 e4 E7 v% n
2008年,随着一个重达12吨的生锈的金属帽将井口盖的严严实实, 此地被永远封存。
% u6 ]2 D8 r" b# W/ H9 A% h- H) f我们不禁要问,当时发生了什么事?以致苏联在挖到12263米时突然停手?
t1 g5 T8 a( _' y' ^( A在解决这个问题之前,我们先来看看苏联在钻探“科拉超深钻孔”的过程中,发现了什么。
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7 m+ \, f8 J7 @! h: D; m; }8 k苏联在“科拉超深钻孔”中发现了什么?2 ~ n- G; a8 {2 G
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在正式实施“莫霍钻探计划”之前,苏联就明确了此次钻探的四个任务,除了向全世界展示实力,与美国一较高下外,其中一个就是研究地壳内部结构、探索深埋于地下的矿产资源等等。
, K8 u9 A/ i1 `在钻探的过程中,苏联也确实有了重大发现。/ x+ g2 J2 d. i
比如,在科拉超深钻孔钻到 9500 米时,钻头钻到了一个含有黄金和钻石的地层,科研人员对取出的岩心进行了检测,发现该地层中的黄金含量竟高达80 克 / 吨!
8 `) i7 \; K& O* w/ A. T. H+ n* j地球表层中很少能找到金含量超过10克/吨的矿层,一般情况下,矿层中只要含金量达到4克 / 吨,就达到商业开采的标准了,科拉超深钻孔下如此高的含金量 ,说它是一座地下宝藏,一点也不夸张。. W0 i5 ~6 y! n6 Z0 S/ ^& ^
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* }- Q6 j) C8 q5 I) I4 N# D) I再比如,在科拉超深钻孔挖掘之前,科学家们都认为地层温度会随深度而增加,具体表现为深度每加深 100 米,温度上升1 ℃ ,如果地表温度为0℃的话,到了地下10000米处,地层温度应为100 ℃。
2 n* d& a8 \: v" t' c# D可实际上,科拉超深钻孔到达10000米的深度时,地层温度已达到180℃,比科学家原本认为的高了将近一倍,这个发现为地质科学的研究,提供了更加精准的数据。" M& ]+ T1 }' ~1 o1 y. C
除此之外, 科拉超深钻孔还推翻了另一个地质构成的传统理论。
) v4 N: a/ B. l) K2 R$ v之前,科学家一直认为地壳是由7.8公里的沉积岩 、 35-40公里的花岗岩和厚约30公里的玄武岩组成的,但实际钻探却发现,地壳中沉积岩的深度只有6.8公里 ,下面就是厚厚的花岗岩,科研人员一直挖到12263米处,既未发现玄武岩层,更没遇到什么上地壳与下地壳之间的“康拉德面 ”。; c, R. _, i/ _4 e8 [2 |
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5 x" ]; Q; K* p' ^$ F此外,科研人员还在科拉超深钻孔中发现了氢 、氦、甲烷等气体和含有氯化钙的水,这表明,矿化作用不仅发生在地表,在地层深处也会发生,这也是一个颠覆常识的巨大发现。# z$ P0 [# C6 `; n
( z9 M4 J; A9 N: m1 M既然科拉超深钻孔为苏联的资源探索和地质研究等方面做出了巨大的贡献,为什么苏联会突然叫停这个项目呢?
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% M* G2 {. s" d5 ~) L$ |& Y; j' ^. c! {美媒揭开可怕“真相”. v$ i& E! N3 M# P
: Y# r9 W6 k& v苏联解体后,俄罗斯官方给出的理由是经费不足,而美国的一些媒体却爆料说,科拉超深钻孔之所以被紧急关闭,是因为深孔内出现了无法用科学解释的现象。0 Y' b/ N9 N" S% C
阿撒哥夫博士是前苏联的地质学家,也是当时参与钻探的人员之一,按照美媒的说法,有一天,他正和往常一样将钻探探头从井底收上来,突然,一个长着獠牙的巨大怪物扇着翅膀飞了上来,在场的工人见状,立即吓得四散奔逃,阿撒哥夫博士也被吓得瘫坐在了地上。3 Z% |1 n# |% v$ C) W8 t
不知过了多久,阿撒哥夫博士冷静了下来,为了一探究竟,他将一台防高温的监听器缓缓吊入深孔,录下了一段近40秒的地底声音。
/ B" N- n* Z7 h# A q这个声音曾在网上广泛流传,笔者专门去搜索了一下,听完浑身的鸡皮疙瘩都起来了,这声音里充满了哀嚎、求救、哭喊,细听之下,还有金属链子拖动的“哗啦”声……
, g7 @$ f' A' O之后,阿撒哥夫博士在笔记中写下了这么一段话:3 r- v0 i+ h5 @, v+ r% g/ ?
“作为一个坚定的无神论者,我从不信鬼神之说,但作为科学家,我没有办法用科学的方式去解答我所遭遇的一切!”& d d' [( P E. k! Y6 T/ H
有人说,这个声音来自地狱,科拉超深钻孔打开了地狱之门,所以它才被紧急关闭了。) ?) |7 u. u4 r
难道地底深处真的存在我们不知道的未知生物?9 w) Y( S4 }4 U- U
对这种说法,俄罗斯官方从未正式回应过,大概也觉得这种说法太过荒诞无稽吧!
) _1 O1 b p+ Y0 j- T我们从科学的角度分析一下,首先,科拉超深钻孔的内部直径只有23厘米,什么巨大的怪物还长着翅膀能从中飞出来?
% A" L" |! f) e5 f/ v& d1 d6 p其次,阿撒哥夫博士提供的这段录音,后来有专业人士证明是后期合成的,真实的地底录音,听上去更像是一颗石头缓缓坠入水中,并没有任何“惊悚”之处。
" @1 E$ F, x! ~& C2 A: m, Y所以笔者认为,苏联之所以关闭科拉超深钻孔,并不是美媒爆料的这些“鬼怪之说”,而是基于现实利益的考量。
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6 l+ p5 W/ N1 O- D第一、“科拉超深钻孔”的投入与收入比例严重失衡。
% e0 w- p+ T! s( q从1961年到1989年,苏联在“科拉超深钻孔”这项超级工程上,前后花费了20多年的时间,为了让项目顺利进行,政府投入了巨大的人力、物力、财力,可以说是掏空家底,只为在地球上钻探一个深孔。
3 e" X/ O% V7 n: k: ?& N' M( u可这种近乎疯狂的举动让苏联得到了什么呢?
, {' n) @) o" b虽然科学家们因此对地球的内部构造有了更加精准的认识,但这一成果与巨大的投入相比,显得极为失衡,有人不禁会问,科拉超深钻孔下,不是还发现了高含量的黄金和钻石的矿层吗?
4 R! G! { Z# [. q可你要知道,这个矿层远在地下9500米处,以人类当下的技术设备,尚且不具备开采的条件,更何况是30多年前?: I% R5 n. v" k4 I2 n
当年,美国不就是因为投入与收入不成正比,才迫于国会和舆论的压力,宣布终止“莫霍计划”的吗?- F$ F2 L& o* k( D* }! }
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( O2 a( f0 U" w% \- i第二、苏联的国力难以继续支撑。
5 ^' k ^. _- I6 I$ m科拉超深钻孔停工于1989年,两年后,苏联就解体了,当时苏联的经济有多差呢?8 L9 q9 Z& ]' L& t2 R0 Z7 z1 I+ p
我们通过数字来看一下:. i1 g3 h/ x( g" x! N) c* z$ ], ?
上世纪80年代末期,苏联的经济就处于崩溃的边缘了,财务赤字更是逐年增加,1990年,苏联的财务赤字为581亿卢布,一年后,这个数字就飙升至了3000亿卢布。- i# h$ X1 T9 D9 O
更雪上加霜的是,由于国民经济结构的严重失衡,苏联在严重赤字的情况下,还要动用外汇、黄金储备,从国外大量进口粮食,最后外汇告罄,只能靠借贷度日,国家都没有钱,老百姓的生活更是穷困潦倒,据兰德智库的一份研究报告说,1990年,苏联有1/3的人口都处于贫困线以下。
$ R) P2 G5 `* ^8 v; F1 K7 b- K在这种“债台高筑”的情况下,苏联自然没有底气再支撑“莫霍钻探计划”这个无底洞了。
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: Z! h& m$ o3 Q* V/ f8 M第三、受到苏联当时的技术条件限制。
. E- s5 t" Q8 ^. q! ~" Z5 S在科拉超深钻孔的钻探过程中,苏联已经掌握了30多种领先于世界的新钻探技术,但随着钻孔深度的增加,这些技术也面临着无法突破的瓶颈。+ A$ v# H' {7 a2 m) u4 i
这从钻探的进度上也能看出来,苏联用了13年的时间,在科拉超深钻孔钻了12000米,但最后的262米, 却花了整整六年的时间,其中面临的难度可想而知。
; _* U' O3 G6 r) C比如,随着深度的加深,钻头的自重也越来越重,在钻孔深度达到10000米的时候,钻头的自重已经超过了200吨,大大超过了钻杆的承受能力,因此,钻杆在地下折断过好几次 。3 s3 `+ H4 x! P; `
为了解决这个问题,苏联专家专门研发了一种强劲且耐高温的牙轮钻头, 还把钻杆原本的钢材质换成了铝合金,将钻杆的重量减轻了将近一半。7 `- t( O7 j* |
这边钻杆和钻头的问题刚得到缓解,气压和高温的问题又接踵而至,钻孔越深,地层的温度越高,岩石被钻开后,周围的压力会在瞬间释放,把好不容易钻出的洞重新封上。
1 C v. \) h" b* O科研人员只能利用充分发挥主观能动性,想尽一切办法为钻头降温,此外,如何避开出水地层, 如何支撑岩体、保持钻孔通道的稳定性,也是科研人员每天必须要考虑、解决的问题。
2 s8 t* m9 \# k l3 v) ~! ]尽管困难重重,苏联还是挖到了当时人类能挖的极限,令人沮丧的是,这个深度对地球来说,也只是挖穿了地壳的1/3,而地壳之下还有更深的地幔、外核与内核。
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. @- G O/ {2 \; [虽然在神秘的地球面前,这个深度并不算什么,但这却是人类向地心探索的开始,苏联解体后,人类对地球内部的探测计划并未因此停下脚步。
! ^4 F8 E' q# M1 z1 j2007年,俄罗斯科学院地球物理研究所的副主任在接受采访时称,仍有一小部分科研人员在对科拉超深钻孔进行着研究,而世界上的其他国家,像美国、英国、瑞士、加拿大、中国等国家,近年来也在不断加大对地球内部的探索力度。
7 S R/ C6 f$ G* B' g值得一提的是,2008年卡塔尔以12289米、2011年俄罗斯以12345米的油井深度,均超过了“科拉超深钻孔”,但由于它们并不是垂直打向地心,而且作用也不是用于科学研究,所以,直到今天,“科拉超深钻孔”仍是人类所建造的最接近地心的一个地方。
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参考文献:6 v- v$ F8 O7 j9 E7 o3 F9 i
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1、《大陆超深钻与前寒武纪地质研究》,李上森 ,国外前寒武纪地质,1996.2
) z2 M9 {! i& k2、《地心争夺战》,张文静,科学新闻,2016.10& [& l8 x2 ^+ F6 l
3、《科拉超深钻的重大成果》,莫杰 ,中国知网 |