地球是一颗岩质行星,而大部分的生物包括人类其实都是生存在这个巨大球体的表面。当人类在科技的帮助下,走出地球之后,才真正看清了地球的真面目,同时也对人类的生存之地有了更多的认知。
当人们知道原来人类是生活在地球表面的时候,对我们脚下的地球内部自然产生了非常浓厚的兴趣。地球表面71%的面积是海洋,对于海洋,虽然人类了解得也不多,但是通过潜水设备等还是能够深入其中进行一些初步的探测。
可是对于地球内部的情况,我们能够做到的探测只有通过地震波,而地震波的探测能力是非常有限的,它只能够让我们对地球内部的大体情况有一个比较模糊的判断,真实的场景我们根本看不到。而真正想要了解地球内部的情况,那只有钻到地底之下才行。
相信很多朋友都知道上个世纪的美苏竞赛,那个时候美国和苏联是世界上最强大的两个国家,苏联实现了人类首颗人造卫星的发射,实现了加加林进入太空,而美国也随后启动了更加宏伟的载人登月计划,先后六次将12名宇航员送上月球。它们都象征着人类已把探索目标瞄准了宇宙。
美苏的争霸之路不仅仅体现在航天上,而且还将目标放在了探索地球内部的计划,最早的时候美国在1956年,启动了代号为“莫霍面钻探计划”,莫霍面是地壳和地幔的分界线,美国计划穿透平均厚度17千米的地壳,到达莫霍面采取岩石样本,为地球的资料作补充。
虽然科学家的想象是非常美好的,但是到了真正进行的时候发现,在海上进行超深钻孔可是非常困难的,需要花费的资金远远超过最初的3亿美金,而且很大的可能是最后花了非常多的人力和物力,海底钻孔还是会失败。于是在诸多因素下,莫霍计划于1966年被搁浅。美国的地底钻透实验算是失败了。
美国地底钻孔实验失败之后不久,苏联在1970年同样启动了代号为“地球望远镜计划”,也就是人们所知道的科拉超深钻孔实验。苏联科学家吸取了美国的失败教训,选择在陆地上进行钻孔,这样就可以有效避免海洋钻孔遇到的很多问题。
苏联挑选了上千名科研人员秘密集结在科拉半岛上,进行地质钻探,经过10年的时间终于钻到了地下12262米。就在很多人认为苏联有可能会实现钻透地壳的伟大壮举的时候,科拉超深钻孔实验却停止了。于是很多人产生了这样一个疑问:为什么苏联当年已经挖到地下12262米,却要突然停止实验?
对此,很多的人们不理解,认为科拉超深钻孔实验的停止,可能是发生了神秘事件,于是网上流传了不少此的各种传说,有传说称,钻到12262米的时候,地底传出了非常恐怖的哭泣声。还有传说,钻孔中跑出了地底恶魔等。这些传说给科拉超深钻孔实验蒙上了神秘恐怖的面纱。
当然,以上这些只是人们的一种谣传,那么真正导致科拉钻孔停止的原因是什么呢?有人说可能是经费不足了,事实上也不是,49年后我们才明白了,原来是以人类当时的科技实力,已经无法继续钻探下去了。这是为什么?
相信很多朋友都知道,地球内部的结构可分为地壳层,地幔层和地核层。地壳层的平均厚度约17千米,是最薄的一层结构。可能很多人觉得,从理论上来说,地底钻探本身并不算是复杂的工作,也不需要航天那样的高科技,需要的只是一台旋转转机,一根非常牢固的钻杆,一个非常坚硬的钻头,将这三者安装在一起向地底挖掘即可。
如果只是普通的钻探,比如挖一个几百米的深井,确实从理论上非常简单。可是地球内部的环境跟地球有着巨大的不同,我们在地表看到的是温暖适宜的环境,可是地球内部却是一个高温高压区域。随着深度的不断增加,温度和压力也在不断增加,地核处的温度可能丝毫不亚于太阳表面的温度。
除了高温高压环境之外,地球内部的深处还有一些非常坚硬的层,比如7000米深处的花岗岩层,钻头钻到这里的时候,经常会遇到钻杆断裂卡在孔中的事件。要知道在深达上万米的深处一旦钻头无法使用,钻杆断了,那么来回换一次就需要8个小时左右。
所以,科拉超深钻孔后期大量的工作时间都用在了不断换钻头,换杆的工作上,进展非常缓慢。深度越深地质结构就越牢固,地底的温度也越高,按照地温梯度,平均每百米深度温度升高3摄氏度计算,地底1万米的深度将近300摄氏度左右。在这个温度下钻头还会摩擦生热产生高温,很难和坚硬的岩石层抗衡。
科拉超深钻孔的12262米深度,最后262米所花费的代价远超出前面的12000米,而且二者所花费的时间差不多。也就是最后的200多米,花费了前面12000米所花费的时间。由此可见,最后的钻探有多么艰难,当钻探到12262米之后,内部的温度更高了,钻头下去之后刚开始工作就坏掉无法使用了。
到了这个时候,再钻探下去只会浪费时间和人力物力,最后只能无奈放弃钻探。可能有人会说了,几十年前人类的科技实力只能钻到12262米的深处,那么现在几十年过去了,科技有了巨大的进步,那是否可以沿着科拉超深钻孔的深度继续往下钻呢,是否就有希望钻透地壳?
事实上,近几十年,向地底钻孔的实验科学家也一直在做,可是都无法超越科拉超深钻孔的那个深度。由此可见,人类的科学虽然近几十年有了明显的提高,但是在超高温材料的研究方面还是没有什么进步。想要钻到地底深处,钻透地壳,最核心的就是要有能够抵抗地球深入那高温的环境。可是这样的钻头材料目前还没有出现。
那么科学家花费了10年的时间,付出巨大的代价进行的科拉超深钻孔实验,到底是哪些重大的发现呢?要知道如此深的钻孔虽然离钻透地壳还差不少,但是说没有什么重大发现,自然是没有人相信的。事实上,科拉超深钻孔对于人类了解地球内部结构作出了巨大贡献。
科学家通过科拉超深钻孔主要有四个重大发现,一、此前科学家发现地震波在地底7公里位置速度突然变化,认为地底7公里存在花岗岩-玄武岩的过渡层,但观察后发现不存在。二、钻孔的泥浆中意外地冒出大量的氢气;三、发现了富含黄金的岩石层,黄金含量达到了每吨80克,超过每吨4克的商业开采最低标准,但可惜这个深度在9000多米的位置,根本无法开采。四、在6公里深度发现了微生物的化石样本。
由此可见,地底世界是非常多彩的,这还只是最薄的地壳层的一些发现,而地幔层才是地球三个结构中,最令科学家期待的一层。想要探索真正的地下世界,没有特别的方法,只能期望人类科技快速发展,未来有了超级钻头之后,我们就可以走进地底世界,探索揭开地球内部的神秘面纱。
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