上个世纪冷战时期,全球探索活动达到了极为疯狂的阶段。美苏两国在太空领域展开了激烈竞赛,最终美国凭借阿波罗登月任务抢得先机,成功登上月球。这一成就让苏联感受到巨大的压力,不甘心在太空争霸中落后太多散户配资网站,于是他们策划了一项宏大的计划,试图挽回颓势,这就是后来广为人知的苏联地心钻探计划。
1970年起,苏联在科拉半岛启动了深钻工程,目标是突破莫霍界面——地壳与地幔的分界线,向地心深入探索。这一行动可被视作对美国当年失败的莫霍计划的一种回应。苏联人到底钻了多深呢?科拉超级深孔钻探项目最终达到了12263米的深度,曾经高居世界钻孔深度的榜首,这也是苏联地心计划的象征性成果。
1970年,苏联科研机构NEDRA正式启动该项目,瞄准了地壳与地幔交界的莫霍界面。莫霍界面是由地质学家莫霍洛维奇提出的理论概念,地球内部的这道界限并没有实物标志。美国早在1950年代就开始尝试钻探莫霍界面,但他们的莫霍计划在钻到仅315米时便告失败,尴尬收场。
展开剩余82%苏联的科拉深孔钻探最初进展顺利,钻头突破一万米大关,进展迅猛,似乎地心探索指日可待。尽管苏联解体带来了动荡,但俄罗斯继承了这一计划,继续推进钻探工作。直到2008年,俄罗斯宣布停止钻探,12263米成为了科拉深孔的最终深度。
科拉钻探为何停滞不前?原因多种多样,资金短缺是最关键的一环。巨额资金主要耗费在钻探设备上,尤其是钻头,动辄造价惊人却寿命极短——有时钻头仅能工作十分钟便损坏。最后的263米耗费了整整十年时间(1983年至1993年),因为钻探团队发现,随着深度增加,岩石愈发坚硬,普通钻头根本无法继续钻进。
科学家们为此疯狂研发新型钻头,但新钻头也只能比旧钻头多钻一米左右。地壳的平均密度为2.75克每立方厘米,但实际密度分布不均,深处密度更高,钻头必须具备极高硬度才能突破这些坚硬岩层。
然而,仅有硬度还远远不够,钻头还得承受极高温度。钻头与岩石之间剧烈摩擦产生的热量足以熔化金属,为此钻探人员必须同时冷却钻头,将温度维持在300多摄氏度。这一冷却过程耗费巨大,所用冷却液量甚至足够支撑俄罗斯钢铁厂运行一年。
除高温和坚硬岩石外,钻头还得面对巨大的地下压力。每下钻1000米,压力就增加27.5兆帕,到达一万米深度后,压力超过275兆帕,钻头报废率极高。到了12263米时,资金已耗尽,科学家们综合评估后建议停止钻探。
主要原因在于技术极限已达,材料性能难以支撑继续深入;更重要的是,科拉深孔距离莫霍界面仍有20多公里之遥,地壳平均厚度约为33公里,科拉深孔并未真正突破地壳层。加之钻探工作效率极低,清理钻孔内碎屑耗时,断裂的钻头还需捞出,24小时连续作业也难有突破。
即便有能力穿透地壳,钻入地幔的后果也将极其严重。地幔分为固态的下地幔和部分液态的上地幔,其中液态部分即软流层,也就是岩浆的来源。软流层位于距地表70至250公里深处,属于地壳向地幔过渡带。
若钻探突破地壳进入软流层,岩浆可能从钻孔喷涌而出,形成超级火山口,导致科拉半岛被熔岩覆盖,所有设备和设施将毁于一旦。软流层温度高达700至1400摄氏度,足以融化地表岩石。
至于更深处的地心,则遥不可及。地幔厚达2900公里,密度随深度增加,从3.2升至5克每立方厘米以上。钻穿地幔的难度远超地壳。地核位于地下5100至6300公里,温度高达6000摄氏度,接近太阳表面,且压强达360万个大气压,没有任何生物能够承受。
关于地核的高温起因,科学家推测与地球形成过程及核反应相关。地核富含铁、钴、镍等放射性同位素,可能形成类似核反应堆的结构,但这仍属假说。由于无法直接探测,地核的真实情况依旧是谜。
如今,人类面临前所未有的能源危机,传统能源如煤炭、石油和天然气均为不可再生资源,消耗殆尽后需数百万年才能再生。尽管风能、水能和潮汐能等替代能源存在,但利用效率仍有限。
目前,地热能是人类唯一利用地壳以外能量的途径,尤其在地壳较薄地区,软流层加热地壳底部产生的热量被开发利用,部分替代化石燃料。但地热能无法被完全控制,且大量热能散失,利用率较低。
由此可见,尽管人类生活在地球上,但对地球内部的认识极为有限。即使科拉深孔这样世界最深的钻孔,也仅停留在地壳内部浅层。若能有效利用地球深层的能量,人类将摆脱能源瓶颈,实现文明跨越,迈向宇宙一级文明的高度。
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