蘇聯曾想挖穿地球,為何在12262米時停止?

情授


這幾年網絡上一直瘋傳二三十年前,美蘇兩國一直在進行著一個“挖穿地球計劃”。但實際上,根本沒有挖穿地球那麼誇張,蘇聯三大工程中有一個科拉超深鑽孔,只挖了12262米,而美國就更淺了,只挖了8000多米就嗝屁了。

地球可不可能被挖穿?

很多人認為,地球是一個球體,我們每天在地球上走,走的始終都是弓背,如果有一天我們挖穿地球,在弓弦上走,是不是更近一些呢?

事實上,這是不可能的,因為地球是一個有層次感的球體,從外到內依次是地殼、地幔、地核,越往地下,溫度就越高,這是人類無法接觸的地方。

蘇聯的“挖穿地球計劃”,打算挖到那裡去?

如果蘇聯挖穿地球,大概率會挖到南太平洋的南極洲附近,需要挖6300多公里,相當於長江那麼長,這對人類來說是不可能做到的。所以,科拉鑽孔最終只挖到了12公里,相當於長江剛流到唐古拉山腳下,距離通天河還有很遠的距離。

事實上,蘇聯人本來就沒打算挖到地球對面去,蘇聯人的目的就是研究地殼,試圖接近莫霍面。莫霍面,就是地殼和地幔的交界處,是南斯拉夫地震學家莫霍洛維奇發現的,莫霍面在大陸地區深度約在20~70千米左右,大洋地區7~8千米。所以,基本可以確定,蘇聯人的目標是挖到20公里以上。

美蘇爭霸的產物

二戰結束後,蘇聯和美國兩個超級大國就牟足了勁,在政治、軍事、經濟、文化、科學等領域開始了世界霸主地位的爭奪。我們比較熟知的就是雙方的太空競賽,一開始是蘇聯領先,後來美國逐漸領先,並率先實現了登月計劃。

而在科學方面,雙方對研究地球內部的事情,也就是地下工程也十分重視。最直接的辦法其實就是挖地道,其實也是為了科學研究,比如定義地層的岩石構造,研究礦產礦物資源。

科拉超深鑽井計劃

科拉超深鑽孔(俄語:Кольская сверхглубокая скважина)是前蘇聯在科拉半島佩琴加區進行科學鑽探項目的結果。

鑽探始於1970年5月24日,一開始使用的是烏拉馬許-4E鑽機,後來又改用烏拉馬許-15000系列鑽機(烏拉馬許是俄羅斯聯合重機公司的重型機械生產工廠和廠址地名,位於俄羅斯葉卡捷琳堡,僱員大約有16500人,用於鑽探科拉超深鑽孔的鑽機就產自這裡)。蘇聯在科拉半島開始實行自己的這項鑽井計劃,為了能夠順利的實施這項計劃,蘇聯不僅僅請來了上千名的科研工作者,而且還專門設立了16個鑽井實驗室來支撐自己的這項計劃。

在1983年的時候,蘇聯被迫停止了這項計劃,理由是無條件繼續實施這項鑽井計劃。

當時這項計劃最深的SG-3孔在1989年已經鑽探12000米,是截至2019年4月地球上最深的人工孔,採用從中心孔分支的方式鑽出,鑽孔的直徑為23釐米。就真實的垂直深度而言,SG-3是目前世界上最深的人工鑽孔。而曾經連續二十年,沿著井筒測量的深度來計算,它也是世界上最長的鑽孔,直到2008年被卡塔爾的12289米長的Al Shaheen油井超過,到2011年又被12345米長的薩哈林-I Odoptu OP-11油氣井(位於俄羅斯薩哈林島海岸)超過。

科拉深孔的意外發現

科拉深孔穿過了波羅的海盾大陸地殼約三分之一的厚度(約為35公里),其底部是太古代岩層。

對於科學家來說,從這口井發現的一個令人意外的發現是,在大約7公里的深度處沒有發現從花崗岩到玄武岩的過渡層,此處地震波的傳播速度具有不連續性。相反,地震波速度的變化是由花崗岩中的變質過渡引起的。此外,此深度的岩石已經完全斷裂並且被水充滿並飽和,這是令人驚訝的。與地表水不同,這種水只可能來自更深的地下,並且由於一層不透水的岩石阻隔而無法到達地表。沒人意料到在這個深度還有水,這意味著可供微生物生存的環境。

此外,科學家們在地表以下6公里處居然發現了微觀浮游生物化石。

另一個意外的發現是大量的氫氣,從孔中流出的泥被形象地描述為被氫氣“煮沸”。

至於傳說中“鑽頭鑽進了一個含有黃金和鑽石的地層”純屬謠傳,如果這是真的,那麼這個“聚寶洞”就不會被缺錢的蘇聯和解體後的俄羅斯廢棄了。

為啥停止計劃

停止計劃有幾種說法。

由於缺乏資金,墨西哥沿海地區的美國鑽孔項目“Project Mohole”早早停止。而從1970年開始在科拉半島鑽探的俄羅斯項目則一直持續到1994年,這成就了我們前面介紹了的世界上最深的洞——科拉超深鑽孔。 而蘇聯的鑽井計劃結束的原因也差不多,當時的鑽頭一個特別昂貴,如果報廢再換,首先可能還是無法繼續挖下去,其實損耗還很大。所以,再三權衡之下,決定放棄繼續鑽孔,所以就停在了這個數字上。

其次就是技術問題。眾所周知地表越深,地表內部的溫度就會越來越高,詳細的公式我們可以參考一下“地熱梯度”:

通常為(1—3)℃/百米。

鑽井勘探12000米,此時的溫度就可以達到120-360℃之間,如此高的溫度,想要繼續勘探幾乎是不可能的事情。

當時花了13年的時間就挖到了去10000米。可後面的262米花了整整10年。這是因為,越來越深的時候,鑽孔的難度越來越高,鑽頭常常過熱。


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