不管怎么来说,大家可以抽出空闲时间,来看小编的文章,就是对小编莫大的鼓励,不管是每一个点击,或者是每一个留言,都是小编今后创作文章最大的动力,小编将会把这些褒贬成为优质文章的标准,希望可以一直为大家奉献出最好的文章!欢迎各位朋友们来吐槽,小编真是不胜荣幸,小编将努力分享更好的文章给你,您的支持是我前进的动力,动动手指给点意见吧,小编会虚心接受好好改进
在法国著名科幻小说作家儒勒·凡尔纳的代表作《地心游记》中,由探险家黎登布洛克教授的带领的三人小组深入地底,在地下世界进行了为期三个月的科学探索。
在书中凡尔纳发挥出惊人的想象力,为我们描述了地下世界的自然奇观。惊险刺激的探险小队从冰岛火山口下降,在未知的地底世界里看见了大海、远古巨兽、原始森林等令人意想不到的场景,最终从地中海中一个小岛的火山口又回到了地面。
地下几千上万米的地方是什么景象?相信每个站在大地上的人都曾想象过这个问题。对于凡尔纳而言,他这本小说的理论来源是“空心论”——地球是空心的,两端开口在极地。
19世纪60年代的对地底世界的探索受限于科技水平,大多是建立在各类地理知识上的想象,如今的我们听到“空心论”都会对他嗤之以鼻。
但在100年后,苏联启动了一项引发全世界关注的伟大计划,为了揭开地球内部的真面目,他们决定穿透地壳,挖穿地球。他们将这项计划命名为“挖穿地球计划”,最终选定在科拉半岛实施,并在一开始将钻探深度设定在了地下15000米。
“挖地计划”的产生
“科拉钻孔”计划现在来看,实质上是政治斗争的产物。
第二次世界大战结束后,美国和苏联的政治交锋越发剧烈,最终促成了美苏争霸的冷战时期,这一时期持续了44年,两个超级大国在各个领域展开了全面的对峙,其中最紧张的领域之一便是科技领域。
发生在上世纪60年代初的古巴导弹危机差点导致美苏两国军事战争的爆发,最终苏联选择妥协才解除了这场危机。自此以后,两国开始在科技领域针锋相对,其中最大的战场就是太空。
美国航天事业的巨大成就使得苏联不得不另辟蹊径,于是向下进行地底探测成为苏联在70年代的科技探索重心之一。
1970年,正值苏联国力的巅峰,狂热的军备竞赛、石油带来的可观收入使得苏联的军事和经济力量达到顶峰,此时“科拉钻孔”计划的准备和实施更是彰显了苏联的野心。
当时的苏联认为自己应该转移竞赛战场,地下丰富的能源能为苏联提供争霸的资本,对于地底世界的探索也有利于科技水平的提高,于是在经过几年的筹备后,钻地计划被提上了日程。
值得注意的是,美国提出的同样为钻地项目的“莫霍计划”在1966年便已经停产,在计划搁浅前,美国宣称已经在前期的钻探实验中取得了巨大的成功,最终受限于钻探技术水平和经费,国会没有批准计划的继续进行。
“科拉计划”
1970年,位于挪威边界的科拉半岛上,钻机启动,开始缓慢进入地面,“科拉钻探计划”正式开始。
其实早在1962年,苏联就开始为这个伟大的项目做准备了。
这一伟大的钻探工作由苏联相关部门科学委员会直接领导,为了确保项目成功实施,前苏联专门成立了研究地球内部和超深钻探部门。
同时期苏联还进行了太空探测项目,并开始了一系列的航天计划,于是乎,太空竞赛和地底竞赛同时拉开了序幕。
1965年,“科拉钻地项目”的负责人在位于苏联西北部、邻近挪威边界地区的科拉半岛勘测后决定将科拉半岛作为项目的实施地。此后,在科拉半岛历经五年左右的筹备工作后,该计划在1970年正式启动,并在1994年正式停止。
在苏联相关部门对领导和指挥下,数万名科研人员和工人投入地下钻探计划中,在钻井现场苏联成立了16个实验室,夜以继日地对钻探工程进行监测,同时对探索成果进行研究。
从现在的科技水平来看,当时科拉计划的设备是相当简陋的,但是由于钻探工程本身的理论很简单,在当时使用简单的钻探设备也能达到效果。
科拉计划的钻探设备的主结构由一台大型旋转转机、钻杆和大型钻头组成,使用旋转轴带动钻机工作,为了保障项目实施的效率,苏联科学家设计了专门的钻头,并通过高压强的钻井带动钻头运作。
地质条件的限制
地球由三部分组成,分别是地壳、地幔、地核三个部分。地壳的坚硬程度远超我们的想象,它的平均厚度为17千米,地壳一般由土和岩石层构成的,是人类可以进行勘探的基础地质结构。
在地壳之下,越往地球中心挖,钻头承受的压强和温度就会越高。地球的半径为6378千米,地壳的平均厚度大约为17公里,似乎苏联科拉项目取得的钻探12262米的成就离穿透地壳已经很接近了。
第一层的地壳在地球上不同地方的不同厚度是不一样的,在青藏高原地区,地壳的厚度可以达到70公里,但在海洋的海床附近,地壳的厚度则仅仅只有1.6千米。同时它作为由岩石组成的固体外层,很难被破坏。
到了探测项目的中期,地壳的硬度已经对钻头制造了很大的麻烦,据苏联科学及统计,当时平均一个月就要更换15个新的钻头。
第二层的地幔层平均厚度足足有2890千米,这一层的主要构成物质是坚硬无比的各种岩石,其中包含了数亿年前就已经存在的各种动物的化石等。
第三层地核,地核主要是由流动的各种液态物质组成,主要为80%的铁和镍等一些轻元素,地核内部的温度极高。
有关科拉计划终止的三大原因
1989年,“科拉计划”突然宣布停止,1994年,科拉超深井钻探工作正式终止。有关俄罗斯为什么终止钻探计划的说法层出不穷,但有一点可以确定的是,这个计划的存在不再有意义了。
- 经济
在1994年俄罗斯地质部长正式宣布科拉超深井钻探工作停止时,他提出的理由是政府经费不足,无法负担。计划终止之后,俄罗斯宣布科拉深井最深到达了地下12262米的距离,并开展了持续了12年的秘密研究,直到2006年,该项目所有资金耗尽才停止。
很显然,在项目停止之前,苏联就遭受了经济危机,而这正与阿富汗战争有关。1979年12月开始,苏联入侵阿富汗,向阿富汗持续增兵,苏联阿富汗战争爆发。持续了整整10年之久的战争使得苏联将大量人力物力财力投入战场。
阿富汗战争拖垮了苏联的财政,直到战争快结束时,苏联经济只占到美国的一半不到,这与开战前达到美国经济的65%的状态相比已经有了明显的颓势。阿富汗战场在十年的时间里张开血盆大口,吞噬着苏联的国民经济。
石油产量的锐减和价格下跌使得苏联的经济收入严重受挫,长时间的入不敷出导致了科拉计划被迫中止。即使已经到达了12262米的深度,距离15000米的目标很近,经济重压之下,苏联最终决定不再继续钻探。
此外,随着科拉计划的深入进行,投入的资金与日俱增,已经远远超出了项目预算。
- 政治
随着阿富汗战场的失利,东欧的局势逐渐脱离了苏联的掌控。1991年,苏联解体,国内政治形势恶化,时局动荡,项目负责机构随之分崩离析,“科拉计划”陷入停滞。
苏联解体标志着美苏争霸落下帷幕,冷战时期结束,苏联与美国的竞赛也失去了继续下去的必要性,所以在挖到12262米深度后项目被叫停也在情理之中。
- 科技
科拉计划的技术难题在项目后期终于浮出水面。当挖掘深度来到12262米时,钻头需要忍耐的高温超脱了现有技术承受的范围,高温使得工具受到热胀冷缩原理的影响,工作效能大打折扣。
科学家曾尝试往钻头结构中注入泥浆以达到降温的目的,但效果甚微,而运用新型材料打造钻头需要长时间的研究和测试,很明显不符合科拉项目的要求。
钻孔的加深带来的不仅是高温,还有不可预测的地质隐患,在12262深度这样的地方,钻井里的泥浆不再成固体结构,其温度也远超地质学家预期。
“我们最开始预计在12000米深度以下岩石温度会在100℃左右,但是在实际探测中温度达到了180℃,这种情况下的岩石已经开始流动,钻头在拔出后,钻孔会立即关闭。”
一位科拉计划施工人员这样介绍到。
在施工设备没有全面更新升级前,钻探项目已经很难有较大的进展,这也是科拉计划最终止步于12262米的原因。
科拉计划成果
不可否认的是,在24年的钻探时间里,科拉计划的实施还是取得了巨大的成效。
12262米的距离相当于地球半径的0.19%,距离15000米的目标只差了2000多米。
钻探过程中挖掘出的稀有金属元素和物质为苏联带来了不少财富。从9500米以下的地层中取回的样本显示,地层含金量高达80克/吨。而国际惯例中,金矿是否具有开采价值的门槛是4克/吨,甚至在已知的矿层中并没有含金量超过10克/吨的金矿。
此外科学家在高温的地壳发现了来自27亿年前的地球生物生命活动,并带回了岩芯样本以及一些生物化石。除此之外,科学家还在地下发现了与月球土壤成分构成一样的岩石,这从另一方面证明了地球的起源。
根据俄罗斯官方给出的研究报告来看,科拉计划的地质探测显然是成果颇丰的:
在地表以下6.7公里深处发现了大量的微观化石发现了24种不同种类的浮游生物微化石,它们的表面覆盖着碳和氮,而不是典型的石灰石或二氧化硅。尽管在高温高压的恶劣环境下,显微镜下的遗体仍然完好无损。
这些岩石或化学标本将成为地质学家研究地球内部结构的珍稀材料。
结语
如今,科拉深坑正平静地躺在科拉半岛上,旁边石块上刻下的数字“12262”记录着他辉煌的过去。
虽然科拉计划一定程度来说是政治的产物,科拉计划长达24年的钻探活动为人类认识地球带来了源源不断的材料,对人类现有的科学水平有一定的帮助。科拉深坑在某种程度上是帮助了人类现有科技水平的进步的,当然也满足了我们的好奇心。
多方面的原因导致了钻探活动的停止,但是人类对于地球的探索还在继续。苏联科拉半岛上的钻探项目将人类探索地壳的记录停留在了12262米,而如今俄罗斯库页岛上的钻井项目已经将记录拔高到了12345米。
对于地底世界的探索是必要的,但是也需要有一个限度。随着科技的日新月异,我相信我们对于地球内部解密的速度会越来越快。
热门跟贴