如果一直向下挖洞,人类需要多久能挖穿地球?

袖手旁觀y


以人类当前的科技水平,无论挖多久都没办法把地球挖穿。挖穿地球不是拿把铁锹一直往下挖这么简单,这背后的难度要比人类飞上太空大多了。

上个世纪七八十年代,苏联科学家以科研为目的,耗费十几年的时间钻探出了一个深度为12.262公里的坑洞——科拉超深钻孔。此后二十来年,科拉超深钻孔一直是人类向下挖到最深的地方。直到2008年,这个最深的纪录被油井打破。目前,最深的坑洞是在2011年挖出的Odoptu OP-11油井,深度为12.345公里。科拉超深钻孔的深度暂列第三。

但遗憾的是,人类好不容易挖出了超过12公里的深坑,结果还远远没有挖穿地球结构的最外层——地壳,人类只是在地球上挖了个皮毛。作为地球结构最薄的一层,地壳的平均厚度也有几十公里。最薄的地壳在海洋底下,厚度约8公里。所以如果想挖穿地壳,去海底挖能减少需要挖出的深度,但在海底作业难度极高。

随着深度的增加,地球内部的温度会越来越高。最初,科学家预计科拉超深钻孔的深度将会达到15公里。但在挖到12公里深的地方时,那里的温度已经达到180摄氏度,这要比预期高了80度,导致继续深挖变得不可行。

到了地壳和地幔的交界处,温度将会升高到400度。继续深入地幔,温度将会进一步升高到两三千度。穿过厚达2900公里的地幔之后,将会到达高温高压的地球核心。地核的厚度达到3400公里,温度最高可达5500度,接近于太阳表面的温度,人类制造的任何材料都会在这样的高温下熔化。

总之,地球内部不但非常厚,而且温度还非常高,人类目前绝无可能挖穿地球,这个难度堪比人类飞出太阳系,甚至比这还难。


火星一号


不是时间的问题,是人类根本就没有能力挖穿地球。

苏联在1970年开工的科拉超深钻探,向下挖掘了12262米的深度用了23年的时间,按照地球半径6400公里,直径12800公里计算,这个进度想要挖穿地球至少要挖24万年。但实际上科拉超深钻探挖掘12262米期间,前面12000米用了13年的时间,最后的262米花了整整10年时间,越往下越难挖,如果用当时一位工程师的话来说,相当于用一根面条在水泥地上钻洞,难度比当时登月更困难。

在地底1万米之下是坚硬的岩石层,在地壳中岩石层受到的压强随深度会逐渐增加,越往下岩石越坚硬,并且温度越高,当时苏联用于钻孔的一个钻头价值至少20万美金,没钻多久就崩裂受损了,加上周围岩石的摩擦力,钻头非常容易报废。如果把地球比作成一个鸡蛋,那么苏联的钻探连鸡蛋壳都没有打破,完全还停留在表面。

就算钻头非常坚硬,人类也不可能挖穿地球,因为越靠近地心温度越高,地核的温度在4000摄氏度到7000摄氏度之间,而人类已知熔点最高的金属是铪合金,熔点在4215摄氏度,拿它当钻头也会被高温融化的,所以根本就没有物质可以用来挖掘地球。


科学薛定谔的猫


不好意思,必须要告诉你以人类现在的科技水平还无法挖穿地球,就算有能力大家也应该不会这么着急送死吧。。。。

地球结构

要挖地球我们先来看看地球的结构吧,毕竟知己知彼,百战不殆。地球的最上面是地壳,平均厚度是17公里,地球半径的1/374。这个厚度也不是不能挑战,世上无难事只怕有心人嘛!接下来是地幔大概要挖2865公里,这么长的距离也不是问题,但有一点温度开始变的如法开展工作,到了下地慢这个温度几乎能达到3000度。。。

地幔下来就是地核了,温度继续升高。几乎已经接近太阳表面温度了,我只说这个温度遥不可及。

历史上的事件

许多人都知道当年苏联科学家的“超级钻探”计划,其目的据说是为了在冷战时期和美国争锋,只为科研。这个计划最终挖了一个深12.262公里的科拉超深钻孔,这个深度确实很深,但是遗憾的是连地壳都没有挖穿。

而且随着不断挖深,也会像咱们前面说的一样,温度越来越高,所以这也为这项工作带来巨大考验。当然还要说的是目前最深的已经变为

2011年挖出的Odoptu OP-11油井,深度为12.345公里。

总之,挖穿地球这件事情以现在的科技无法完成。就算能够进行,我们就非得作死吗?科研也可以有其他方法,而不是这种方法。


科学认识论


挖穿地球,并不幽默,明显作死的节奏!人类还想去大宇宙中折腾,不愿意这么快就被自己整没了。

前面回答这个问题的大咖们,已经把挖穿地球存在哪些客观性技术因素,都解释得差不多了。但都是在假设性的基础之上,通过现有科学技术对挖穿地球表示没有信心。实际情况,人类根本挖不穿地球,只能通过科学仪器透视地球。

前苏联为了给地球把脉,挖了个洞,深为1.23万米。这个深度,对于我们人类的能力而言,已经是非常了不起的成就。但对于直径有着12800千米的地球来说,就是一个毛皮。每年按照平均500米的掘进速度,挖穿地球需要2.6万年。按照目前的环境演变,2万年后,地球是否还适合人类生存,还是一个疑问。

实际情况,这样的作业挖到一半的时候,人类就会被来自地核瞬间喷出的岩浆所吞噬。然后,地球内在的物化系统发生巨变,磁场改变,整个地面开始颤抖。地震不断,引发海啸,结局就是没了。


汽航岛


人类一直没有停止“向下挖洞”这个事业,所以题主不用加“如果”两个字。很多人都以为前苏联时期的科拉超深钻孔是人类历史上最深的钻孔——的确,位于今俄罗斯和挪威边界附近、深达12,262米科拉超深钻孔的确前无古人,但后却有来者。准确的说,科拉超深钻孔的深度在当下只能排到第三,第二名是卡塔尔的阿肖辛油井,深12289米;第一名则位于俄罗斯的库页岛,是“Odoptu OP-11”油井,深12345米。

早在科拉超深钻孔时期,人类“挖洞”的成绩就已经超过了自然界最深的斐查兹海渊(-11034米),然而面对“挖穿地球”这个事业,恐怕还差得很远。随着地壳深度的加大,岩石层的压强愈高,“挖洞”器材的造价也越高——很多人认为苏联人是因为“挖洞”太深打开了地狱之门才停止“挖洞”的,其实只是这个项目太烧钱了。卡塔尔和俄罗斯那两个油井,是因为能挖出来石油,所以工作才能继续下去,若是纯科研,还真没有几个国家能做得下去,美国联合多个国家在20世纪50年代开展了一个“莫霍面钻探计划”,结果也是无疾而终,苏联人算有志气的了。

那从石油开发的角度来看,“挖洞”事业有没有可能继续下去呢?也难。不说地心的压强,光是温度也让机器受不了——到达地核内核时,温度将达4500度以上,哪个机器还能正常运转呢?唯一的突破口,估计就是大刘所说的“超固体”材料吧!


隐语


即使一直向下挖洞,人类也挖不穿地球!

如上图所示,地球内部的压力、温度和密度都在随深度的增加,而极速的增加。等到达地球内核时,其密度达到12.51g/cm^3,温度达到了4500度,压力达到了361700兆帕。这三个条件,使得人类在未来很长一段时间估计都没有任何能力去打穿地球。因为,以现有的技术,没有一个钻头能够在这样的温度和压力条件下,打穿这样密度的地球内核!

因此虽然我们经常说有志者事竟成。但是实际上,主观努力固然重要,客观条件也是极其重要的。就像题目中所说的打穿地球,看起来似乎只要足够努力就可以。但是实际上,客观条件的限制绝不是短期内能够克服的。就像非洲人要想短期内赶上中国乒乓球的水平,即使再努力也是不可能的一样!

总之,人类短期内还没有能力打穿地球!


地震博士


首先,依托人类目前的技术,人类无法挖穿地球。

实际情况是,目前连地球最外表的皮毛都没挖穿。人类可以遨游气体的太空,可以深浅到液体的海洋,但是,对于固体的地球,向下挖掘的难度非常大。

地球直径是12756公里,其本结构就像一个鸡蛋。最外层是个薄皮,中间是塑性可以对流的地幔,在地下2900公里处是核幔边界,在往下就是液态铁核,地球磁场就产生于此。液态外核之下,就达到了地球的核心固体的内核。

地球最外层的薄皮厚度不均。大陆地壳厚一些,有几十公里。而洋壳就薄得多,一般不到10公里。钻陆壳和洋壳各有优缺点。陆壳厚,但是在陆地上施工方便。洋壳薄,但是需要特殊的钻探船。

目前,人类钻得最深的是前苏联的科拉超深钻,钻了12公里。为此,几乎建造了一座小城市,来维持这个工程。当然会有科学家想到洋壳,这么薄,估计好钻。于是上个世纪美国科学家开始钻洋壳。结果,钻探费用猛增。科学家们一看,完成不了原定计划,于是,当机立断,把钻洋壳的任务改成钻一系列海洋沉积物短钻,取名叫做DSDP(Deep Sea Drilling Program)。随后,美国十年左右,项目重新起名,钻探的科学目标也在调整。随后的项目名称为,ODP (Ocean Drilling Program)、IODP(Integrated Ocean Drilling Program)、IODP(International Ocean Discovery Program)。

我有幸参加了我国科学家主导的南海349航次,在南海除了钻沉积物,还要钻沉积物下面的洋壳,一般能钻到50-100米。即使如此短的洋壳样品,科学家也是如获至宝,这对于研究南海的演化机制至关重要。


乐淘爸爸


这尽管个想法很疯狂,但是这个世界很大程度上就是被一群“疯子”推动的。

我小时候也有这样的想法,在九年义务教育的阶段三年级,有一门课叫《社会》,里面有涉及世界地理的知识,看到地球仪之后,我脑海里就冒出一个大胆的想法,觉得人太傻了,打一口深深的井,不费力气跳进去就到了对面了嘛,干嘛绕着表买走。

不过这个问题我没有举手问老师,当时的认知是深井下有水,会被淹死。

现在我可以更科学的解答这个问题,为你,为我的童年,为所有曾有有过或者现在依然有这个想法的小伙伴。

上世纪60年代,美国提出了“深海钻探计划”。它与“人类登月计划”被誉为人类在20世纪60年代的两大壮举。苏联在“上天”“入地”方面也不能落后,于上世纪 70年代也开始了钻探工程,最深的井深度达12262米,这个深度很深了吧,但是地球的半径是6371千米,这个深度不足地球直径的百分之0.1,离挖通地球差着十万八千里。



苏联公布停止挖掘的原因是经费不足,当时的钻头已经变得重达300吨,进度变得很缓慢。后续有内部人士爆料说是遇到了当时无法用科学解释的超自然现象,比如类似啼哭和惨烈嚎叫的声音。不过这个说法太玄乎。

我国塔里木油田7-11H井,井深度7341.25米,6645.83米垂深,打出来的是石油,而不是地狱的声音,美国专门做钻井的斯伦贝谢公司和丹麦马士基石油公司下属卡塔尔子公司也将油田钻到了12289米的地下,无它,依然是黑乎乎的石油。

不管是在海洋还是陆地,这样的深度都不足以挖通地壳,地壳是地球最外面的一层,与地幔的交界面是莫霍面,陆地上平均厚度是33千米,海洋里地壳较薄,厚度平均只有7千米。地壳层分为3层,最外面的是依靠太阳辐射获取能量,叫外热层,中间的是恒温层,第三层是内热层,内热热量来源于放射性元素衰变,随着深度下降,温度在上升,每一百米约增加2到3摄氏度。我国7-11H井下温度达168摄氏度。

目前发现并不是所有的地球表面都覆盖有地壳。

有科学家在南印度洋发现裸露的地幔,即没有地壳覆盖。一个普遍的错误观点以为地幔里就是岩浆,如果地球这么脆弱怎么能经得起爱折腾的人类的摧残,其实地幔也是岩石构造,在地幔深处约100公里以下才是软流层,软流层不是融溶状,而是比岩石更具可塑性的岩石,只是稍软一些而已。

所以想要钻通地球,首先要钻通100多千米的地壳和地幔,目前的科技这点就难以实现。即使钻通这个,地球中心还有个半径达3470千米,温度达4000~6800℃地核,这么高的温度只能旁通!


核先生科普


相当久,至今人类挖过的最深的洞,也还没有挖穿地壳。

挖掘工作并不是简单的一路向下,就是挖出来的土也需要清理出去,这本身就是一个很费劲的事。

那么这种事适合谁来干呢?当然是苏联!

苏联的暴力美学花在挖穿地球这上面真的是莫名契合

我们都知道,冷战期间,美苏之间有着一场全方位的斗气竞赛。两个国家谁也不服谁,上太空要比、军队力量要比、深潜要比,那怎么不来一场挖洞竞赛

早在1957年,美国的海洋物理学家就提出了一个想法:在大洋底部打一口超深钻井,为地球科学领域取得重大突破(确定不是较劲?)。同一年,另一批的美国科学家正式向国家科学基金会(NSF)提出了莫霍计划(Project Mohole)。

哪知道这件事不好干,原计划预计会耗费1500至2000万美元,结果,大概钻了有2年,才钻孔达到了183米,而且随着深度的增加,项目的计划费用也陡升至1.1亿美元,计划不得不搁浅。

而苏联一看美国佬这么没毅力!那更要挖一个超深钻井,一旦成功,谁强谁弱一目了然。

科拉井于1970年开钻,正值纪念列宁诞辰100周年,从地表至7000m深的钻进过程都比较顺利,随后钻头进入到一个相对脆弱的岩层中。在继续向下挖掘的时候,周围的岩石突然出现了塌落,塌落的碎石正好卡住了钻杆。操作人员试图提起钻头,不料钻头也在提升过程中意外掉落,这样的事故发生了不止一次,钻探进度也因此受阻。

经过好几年的努力,科拉井终于迎来了它首个历史性时刻:

1979年6月,钻孔深度达到了9584m,一举打破由美国奥克拉荷马州Berthar Rogers超深钻孔保持的世界记录。

进入深度10km的岩层后,钻头和钻杆的自重已经超过了200吨

再加上与周围岩石的摩擦力,钻杆有些不堪重负,好几次都被拧断了。

巨额的投入换来了持续的进步。

1983年,钻孔首次突破了12000m的深度。

到了1989年,科拉超深钻孔深度更达到了史无前例的12262m

按照人们的设想,科拉井在4年后就可达到15000m的目标。

但由于井底温度比预想中更高,在目标深度更可能达到300℃以上,钻探工作被迫终止了。

现代地理告诉我们,地球的结构类似鸡蛋,有地壳有地幔有地核,这些复杂的结构我们又是如何得知的呢?

其实类似于我们挑西瓜的过程,在买下之前只能通过间接的方式判断好坏。科学家们也是用同样的方法间接推测出地球的内部结构的。挑西瓜时我们会轻拍表面,以声音来判断它的成熟程度,地理上,科学家们则用地震波来干这种事。

1909年,地震学家莫霍洛维奇就“听”到了一些蛛丝马迹。他在计算地震数据时意外发现,地震波传播速度在地底约54公里处突然有明显的增长。由于地震波在不同的物质中传播速度不同,这说明在地壳下还存在着另一种性质不同的东西,也即我们所说的地幔。大家也终于开始意识到,原来地球内部是分层的。为了纪念他的贡献,人们就将地壳与地幔的分界面命名为莫霍面

之后,地理学家古登堡在统计全球的地震数据事,发现地震的纵横波传递存在盲区。假设在北极发生了地震,那么南半球的澳大利亚就完全接收不到地震的纵横波。而与北极相对应的南极大陆,只能接收到纵波。如果地球内部是均匀的地幔,那么理应全球都能感受到地震波才对。

于是古登堡作出了大胆的假设:这是因为地球内部还存在着一个液态的地核。由于横波无法在液体中传播,所以在经过地核时就会被挡住,这样才能解释南极大陆只能接收到地震纵波的现象。

随着各国科学家的深入研究,人们对地球构造的认识也越来越具体。地球构造的最后一块拼图是由丹麦地震学家英厄·莱曼补上的。计算了大量地震波速度后,她发现在深度接近3000km时横波速度消失了,这符合液体不传递横波的理论。但到了5000km以下,

横波又重新出现。通过推断她得出结论,地核内应该还存在着一个固态的内核

这才有了我们今天地壳、地幔、地外核、地内核的构造模型。

虽然12262米的垂直钻孔已经十分惊人,但这个深度甚至还没接近地壳的厚度,仅仅相当于地球半径的0.2%而已。地球内部的样子我们依旧无能知晓。

所以战斗民族倾国之力,挖了20年,也不过给地球挠了个痒。

要多少年挖穿?难度都和前20年一样的话,估计还要10000年吧。


SME科技故事


如果一件事情中存在多个变量,那结果往往也是个变量。——高等数学

作为一个理科生,镁客君看到这个问题的时候,脑子第一反应是:从地球哪个位置向下挖洞?以平均多少的速度向下挖洞?套用数学大大告诉我们的道理,在前面这么多变量的情况下,挖穿地球的时间应该是个范围啊!但是实际答案却是∞

因为以现有条件,挖穿地球是不可能的。

从理论角度来说:

地球由地壳、地幔、地核组成。而地壳、地幔、地核的特性决定了挖穿地球的可能性几乎为零。

首先是地球的厚度很大:地球的平均半径为6731公里,赤道半径为6378公里,南北极半径各为6357公里。其中地壳的平均厚度为17公里;地幔的平均厚度为2865公里;地核的平均厚度达到了3400公里。假设操作是完全可行的情况下,挖穿地壳也需要数年时间。可实际情况是操作难度非常巨大,存在很多我们现在根本无法解决的问题。这时间无法计算啊!

接着是,地球地质的多样:

地球的构成可以详细分为地壳、软流层、上地幔、下地幔、外核、过渡层、内核。(看下图)

每一层的物质状态都不同,地壳主要地质是固态岩石;软流层部分为熔融物质;上地幔为造岩物质;下地幔为可塑性固体;外核是是由铁、镍、硅等物质构成的熔融态或近于液态的物质;内核是以铁、镍为主成分的重金属固体物质;而过渡层是外核物质和内核物质的过渡状态。固态岩石尚有打穿的可能,熔融物质和液体物质怎么打穿,这些随时会流动将洞口封闭起来,将洞填平。

最后是地球内部的超高气压和温度:

地壳深度11米的时候温度达到200℃;软流层温度达到700-1300℃;外核在3000℃,而内核则有6000℃,已知物质的最高熔点才4215℃,我们使用什么挖都会化为渣渣,不,连渣渣都不剩。而且同温度一样,越靠近地球内部,压力越强,而内核部分的压强高达360万大气压,这强度则可以分分钟让金刚石变成黄油。除此之外,地壳运动、塌方、地心引力等等问题都需要去解决。所以,就这“恶劣”的条件,咱们怎么可能能挖穿呢?

从事实角度来说:

这么不可思议的事情历史上还真有人干过。1970年苏联科拉井开始动工到1989年结束,19年一共深挖了约12千米,而这连地球半径的0.1%都没有,最后也因温度过高而停止。

总结

无论是理论,还是实际操作都表明,以目前的条件,挖穿地球这件事是不可能的。可是美好的愿望还是要有的,万一日后能实现呢。


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