人类能把火箭送上太空,能让探测器飞向几十亿公里外的行星。

可要是问一句:咱们脚底下十几公里处究竟是什么样?恐怕很多人还真答不上来。

1970 年,苏联启动了一个相当疯狂的科学工程。

它有一个响亮的名字:科拉超深钻孔。

科学家在北极圈附近选了一处地方,架起高耸的钻井设备,日夜不停地往地下钻。

目标深度是 15000 米。

钻头一路向下,岩石一层层被带回地面,科研人员想亲眼看看,地球深处究竟藏着什么。

1989 年,钻孔一直到了 12262 米,创下人类大陆科学钻探的深度纪录。

打开网易新闻 查看精彩图片

可奇怪的是,眼看就要接近 15000 米目标,苏联人却在 1992 年停止。

这是为什么?

有人说,地下温度高得吓人,钻头都快被烤化了;

有人说,钻井碰到了无法突破的岩层,还有更离谱的传闻,说苏联科学家在地下听见了地狱里的惨叫,吓得赶紧封井。

听起来够刺激吧?

真正发生的事情,比那些神神鬼鬼的传闻更值得一看。

这口井,究竟挖出了什么?

苏联,为什么非要往地下钻?

可以先回看那个年代的大环境。

二十世纪六七十年代,美苏双方在各类科技赛道上相互比拼,太空领域的竞争,已经成为展示本国科研实力的重要窗口。

美国完成载人登月,苏联也持续在航天、核能、航空领域投入大量资源。

而地球内部,同样是一片还留有大量空白的探索领域。

地质学者,能够依靠地震波去推演地下结构,却很难拿到地下深处真实的岩石实物用来分析。

打个通俗的比方,隔着一堵墙,能听见墙内的动静,大致判断房间当中存在活动,却没办法确定房间内部摆放了哪些物件。

地震波探测也存在类似局限,学者可以依靠波速变化推断地下构造,但推演出来的结果,还是需要实物样本去印证。

苏联便计划依靠钻探,补齐这一部分研究短板。

施工地点,选在了俄罗斯西北靠近北极的科拉半岛,这片区域属于年代久远的大陆地壳。

科研人员寄希望通过钻探,去研究深部岩石的组分、温度压力条件还有矿物分布情况。

整个工程在 1970 年 5 月 24 日正式开工。

最初设定的目标深度为 15000 米。

这个目标放到现实当中相当惊人,珠穆朗玛峰海拔大约 8849 米,就算把整座山峰倒置埋进地里,高度也才是钻井计划深度的60%。

打开网易新闻 查看精彩图片

实际开展作业,和普通矿井挖掘完全不是一回事。

钻头要持续啃咬坚硬岩层,长长的钻杆要承受巨大自重,井壁还需要维持稳定。

钻探深度每增加一点,设备维护的难度就会往上提升。

一旦钻杆发生断裂,过去好几年的作业成果都有可能受到损耗。

现场工作人员实行轮班制度,科研团队持续对取出的岩芯开展分析。

为适配超深钻井的工况,苏联还专门研发配套设备。

项目,最开始带着大国科技竞争的色彩,往后也慢慢演变成研究大陆地壳的重要科研载体。

苏联科研团队想要揭开的,就是脚下大地那片从未被直接观测过的地下世界。

12262 米究竟有多深?

12262 米,折算过来就是 12.262 公里。

单纯看这个数,会觉得并不算夸张,日常开车跑完十几公里耗时很短。

可换成向下掘进的地下钻探,实际难度完全不在一个层面。

地球平均半径大约 6371 公里,科拉钻孔的深度,还达不到地球半径的千分之二。

钻井始终没有钻透地壳,更谈不上触碰地幔层。

大陆地壳普遍有着几十公里的厚度,不同区域会存在浮动变化,科拉钻孔所处位置的地壳厚度,也远远超过 12 公里。

打开网易新闻 查看精彩图片

网络上流传的 “苏联差一点挖穿地球” 这类说法,只是博眼球的夸张表述,距离钻透地球,中间还隔着极大的距离。

即便如此,12 公里的地下深度,已经给施工人员带来重重考验。

钻头向下推进的过程当中,会接触性质各不相同的岩层,岩石硬度起伏不定,钻头很容易出现偏移。

井壁还会出现形变,严重的时候直接发生坍塌。

科拉项目还有一个格外棘手的麻烦,钻杆的长度。

一节节钻杆拼接在一起,组成十几公里长的钻具。

钻头出现磨损之后,整套钻具要全部从井下提拉上来,更换钻头之后再重新下放回去。

不难想象现场作业的压力,十几公里钻杆总重量可以达到数百吨。

每一回检修更换钻头,都要耗费大量时间人力,钻头损耗速度快,也直接拖慢整体钻探进度。

越往深处,棘手的问题还会不断冒出来。

地下温度高得超出预期,钻头终于扛不住了

最开始,科研人员对地下温度做过预估。

按照测算,12 公里深度处井下温度预计约 100 摄氏度,钻井设备也依照这套预估工况完成设计。

等到钻探推进到 12 公里附近,实际测量的井底温度已经接近 200 摄氏度。

不同文献选取的测量节点不一样,常见记录区间落在 180-200 摄氏度,部分后续研究还记录了更高的测温读数。

打开网易新闻 查看精彩图片

两百摄氏度是什么概念?

水在常压下这个温度早已沸腾,很多普通工业器件都没办法稳定运行,地下同时还叠加巨大的地层压力。

钻头、钻杆长期处在高温高压环境,金属部件性能会受到削弱,设备故障出现的频次不断走高。

而真正困扰科研人员的,还有岩层本身的变化。

不少人会有固有印象,地下越深岩石硬度就越高,只要钻头强度足够就可以持续向下。

真实情况远比这个复杂。

岩石处在高温高压环境之下,会产生塑性形变。

原本坚硬的岩体,到了地下深处会慢慢具备一定形变能力。

井壁遭到周边岩体挤压,岩层会朝着钻孔内部发生位移,已经钻开的通道会被慢慢挤压收窄。

钻头刚钻出一段井道,周围的岩石就向内挤压收缩。

深度越大,维持井道通畅的难度就越高。

这就好比在一团具备黏性的材料上面戳出细孔,材料本身持续向内收拢,想要保住孔洞就要付出越来越大的代价。

打开网易新闻 查看精彩图片

科拉钻井遇到的,正是这样一类现实困境。

团队依旧想要向着 15000 米继续推进,但井底温度远超前期预估,岩层形变、设备故障接连发生,钻探效率持续下滑。

钻头的硬度再高,依旧要服从地下真实的温度与压力条件。

这也是科拉钻孔止步 12262 米很关键的一层原因。

钻到地下 12 公里,苏联人究竟发现了什么?

如果仅仅只是设备无法继续作业,这个项目也不会在地学界留下这么高的参考价值。

真正的收获,来自从地下提取出来的大量岩芯样本。

这些岩石实物,让科研人员得以直接研究深部地壳。

过去依靠地震波推演得到的各类猜想,终于有实物可以用来比对验证。

好几项观测结果,修正了当时不少地质学者固有的认知。

第一,此前预判的花岗岩和玄武岩分界面,并没有按预想出现。

钻探开展之前,部分地质模型推断,地下大约 7 公里深度,会出现花岗岩向玄武岩过渡的岩层界面。

科研人员,原本寄望钻井能够拿到这个分界面的直接实物证据。

但钻头一路向下钻探,在更深的位置依旧大量遇到花岗质岩石以及变质岩,没有出现预想当中花岗岩向玄武岩转变的清晰分界。

这就意味着,学界过去对大陆地壳内部构造的部分判断,需要作出调整。

地面之下的岩层没办法直接观测,学者只能依托地震波搭建理论模型,模型具备参考意义,但钻头取回实物样本之后,部分推论就要重新审视。

部分猜想可以得到印证,还有一部分就需要修改完善。

科拉钻孔取出的岩芯,让大家看到地壳深部构造,远比旧模型描绘的更加复杂。

第二,地下岩层缝隙当中检测到水体。

这项发现同样出乎不少人的预料。

很多人想象地下深处,是一整块干燥坚硬的岩体,而科拉钻孔的观测证实,深部岩层的裂隙内部,存在含水流体。

这里并不是找到了地下湖泊或是地下暗河。

水分,主要储存于岩石裂隙的流体系统当中,受到地层压力和矿物反应共同作用。

打开网易新闻 查看精彩图片

过去,学界对于深部岩层流体的分布、存在形式掌握的资料有限,科拉钻井拿到直接观测依据,帮助人们意识到大陆地壳深处并不是完全干燥的环境。

这份成果给后续相关研究提供支撑,地下水的运移、裂隙的生成、深部流体参与矿物生成与地质活动,都可以依托这批样本继续展开分析。

第三,数公里深的岩层之内,找到了远古生命留存的痕迹。

科研人员在地下约 6 公里深度的岩石样本,识别出微生物形成的微小化石印记。

需要清楚一点,这里并不是在 6 公里地下找到了仍然存活的微生物。

这些细微印记,记录的是远古微生物曾经存在过的线索,岩石经历漫长地质年代的沉积、埋藏、变质过程,一小部分生命遗迹得以保存下来。

这也让学界意识到,地下岩层封存的地质信息,要比此前预估的更加丰富。

还有一类收获也值得提及,钻井深部采集到不少矿物与含矿岩层,包含石英、方解石,还有铜、锌、铅、钴相关矿物组分。

只是这些矿物埋藏深度过大,开采成本居高不下,并不适合拿来开展商业采矿。

综合各类观测成果可以看出,整个项目并没有白白耗费投入。

即便没能抵达 15000 米,依旧带回海量岩芯和地下观测资料。

最出名的 “地狱惨叫”,到底从哪儿来的?

聊到科拉超深钻孔,网络上还流传一则传播很广的猎奇传闻。

有说法声称,钻井钻至一万四千米深度时,钻头坠入巨大地下空洞。工作人员下放录音设备,录到大量凄厉的哭喊声响。

传闻还搭配了一段嘈杂音频,听上去混杂着类似人哀嚎的动静。

就这样,“钻井钻到地狱” 的说法四处扩散。

不少短视频把故事渲染得活灵活现,甚至声称科研人员听完录音之后立刻封闭钻井。

故事听上去很有冲击力,对照真实资料就站不住脚。

首先科拉钻孔实际最大深度是 12262 米,并没有抵达传闻所说的 14000 米。

其次苏联留存的全套地质档案,找不到地下巨型空洞、人类哀嚎声响的可靠记录。

这类故事大致在八十年代末到九十年代开始流传,经过宗教广播、报刊、网络内容反复加工演绎,演变成 “地狱之声”。

研究民间都市传说的从业者早在 1991 年就指出,相关叙述属于人为虚构演绎,不属于项目科研记录。

另外有一件小插曲,科拉项目确实开展过地下声学监测,去采集地层的声学信号。

后续排查发现,一部分异常声响,来源于周边矿区的生产振动。

地下岩层可以传导震动与声音,属于正常物理现象。

把矿区传来的工业震动演绎成地狱传出的惨叫,就完全脱离客观事实了。

苏联为什么最终放弃?除了技术难关,还有一个大背景

说完地下遇到的各类状况,再看一看地面发生的时代变化。

1989 年钻井达到 12262 米之后,团队依旧尝试向下推进,但作业进展变得格外缓慢。

从 1983 年深度达到 12066 米到 1989 年到达 12262 米,整套钻井仅仅多往下钻进 262 米。团队依旧想要冲击 15000 米目标,可高温环境、岩层形变、钻具频繁故障,让作业推进变得举步维艰。

打开网易新闻 查看精彩图片

更大的变局接踵而至。

1991 年苏联解体。

过去,可以持续为大型科研项目拨付巨额资源的体制不复存在,科研经费大幅收缩,人员调配、设备维护都遭遇阻碍。

这样一项需要长期投入,设备特殊,养护开销巨大的工程,很难继续维持运转。

1992 年,科拉超深钻孔停止向下钻探作业。

后续相关科研数据工作仍在开展,2008 年场地正式废弃。

所以,停工不能简单归为单一因素。

地下高温是重要阻碍,岩层塑性形变、设备频发故障提升作业难度;苏联解体带来经费、科研体系变动,进一步促成项目收尾。

钻探在地下碰到技术的天花板,地面支撑整个项目运行的外部条件,也已经不复存在。

钻井停在 12262 米,是地下自然条件,加上时代变迁多重因素叠加的结果。

12262 米留下的启示

放到今天来看,科拉超深钻孔已经变成一处废弃科研场地。

当年高耸的钻井设备不再运转,部分建筑逐渐破败,井口位置也盖上金属盖板封闭起来。

项目产出的岩芯样本,修正了不少地质模型,扩充了人类对地下圈层的认知。

一系列发现,让大家意识到地球内部,远远比简化的分层示意图更加复杂。

有不少重大科研项目,不一定非要抵达最初定下的终点。探索途中收获的各类新知,一样可以拓宽人类看待世界的视角。

12262 米,放在整个地球尺度算不上多么深。

站在人类钻探工程的角度,这却是一道很难跨越的技术门槛。

苏联留下的这口深井,虽然早已停止作业。

却也在提醒大家,人类向外探索星空的脚步已经走得很远,可对于脚下这颗星球,还有大片领域等待进一步挖掘。