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地球深处发现了什么?让苏联花24年钻12公里,美国曾想钻到地幔

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  20世界人类对自然的探索可以分为两个比较大的方向,上天和入地,上天说的是人类的飞天梦想,我们想探索未知的星空,想去往深邃的宇宙空间;

  入地说的是,我们脚底下的地球,我们想看下它里面有什么,虽然我们生活在地球上,但是我们对自己星球的内部一点都不了解,原因是我们下不去,也看不到。

  

  因此在上世纪的冷战期间,美国和苏联就在这两大方向上展开了竞争,太空竞争我们比较熟悉,以1969年美国将人类送上月球取得全面胜利而结束。

  入地竞争相对来说就没有天空竞争这么激烈了,也不怎么为人所知,因为入地要比登天更加困难,虽然两个国家都制定了非常雄伟的向地球深处钻探的计划,但最终取得的成绩都不那么如人意。

  最为被后世记住的就是苏联从1970年开始花费了24年,在北极圈深处的科拉半岛打出了人类历史上最深的钻孔总深度为12226米,堪称人类入地的壮举。

  

  而美国也曾向地球深处进发,甚至计划要钻透地壳,直达地幔并取出地壳和地幔连接处的样本,但这个计划现在已经被大多数人遗忘。

  虽然这两项计划都没有完成最初制定的目标,也可以说都以失败告终,但这两次向地球深处的钻探,让我们对地球内部有了更深刻的理解。

  下面我们就看下这两项人类的“入地壮举”。

  科拉钻孔

  

  在北极圈深处的科拉半岛上,这里有大片的森林、有湖泊,地面常被积雪覆盖,被薄雾笼罩,是一个人迹罕至的地方。

  但在美丽的自然风光中,矗立着一个已经废弃的前苏联科学研究站,在破败不堪、摇摇欲坠的建筑中间,有一个厚重的已经布满锈迹的金属管道镶嵌在混凝土地板上。

  曾经有人说这是地狱的入口,从里面听到了来自地狱的声音,这就是前苏联的科拉超深钻孔,是地球上最深的人造钻孔,深度大约12公里。

  

  但是这个深度对于地球来说就像是被蹭破了一层皮,最多只有地壳厚度的1/3,我们知道地球的结构像是一个洋葱,一层一层的,由地壳、地幔和外核、内核构成。

  其中就外面的一层地壳就让人类头疼,因为它太厚了。地球的地壳有这么一个特点,它并不是每处的厚度都是一样的,在高原地区地壳厚度能达到70公里,在海底深处地壳厚度最薄只有1.6公里。

  平均来说陆地上地壳的厚度在30到50公里,而前苏联选择钻孔的位置,地壳厚度应该在40公里左右。

  那为什么苏联不选择在地壳薄的地方往下钻呢?

  

  其实一直以来人们都有一个误解,说苏联想挖穿地球,其实人家一直以来就没这么想过,苏联的科学家多聪明啊,他们能不知道地球的半径是多少,不知道自己的实力几斤几两?

  科拉钻孔最初设计的深度就只有15公里,目的也不是挖穿地球,只是想通过钻探了解地球构造、以及地球地质的演化历史。

  科拉钻孔在1970年开始实施,总共进行的24年,1983年也就是13年的时间就钻到了12公里的距离,最后的0.262公里花费了7年的时间。

  

  最终钻孔深度12.262公里,距离设计目标15公里只差了两公里多,为什么不往下钻了?

  原因有两点,资金问题,这项工程没有任何实际的效益,完全是在烧钱,能坚持24年已经不错了。1994年苏联已经没有了,所以这项工程也无法进行下去。

  最重要的是,在往下钻太过艰难,12公里以下的深度温度已经达到了120摄氏度,钻探造成了高温对砖头磨损非常严重,而且 在12公里以下的岩层已经表现得非常像流体了,钻孔孔壁无法稳定,就会塌孔,也就是说钻好的孔会自行闭合。

  因此科拉钻孔就这样彻底封孔了。

  莫霍项目

  

  莫霍项目是美国在1960年进行的钻探计划,该计划的目的是想达到莫霍不连续面,从中取出物质样本。

  莫霍不连续面就是地壳与地幔的连接处,根据地震波数据人们发现在这个层面上地震波的速度发生了变化,因此人们认为地壳到这里接触,再往下就是地幔。

  可以看出美国的莫霍项目要比苏联的科拉钻孔目标更远大,这项计划在1957年3月被提出,如果成功的话,将会为人类提供关于地球年龄、组成和内部结构变化过程的宝贵信息。

  

  如果想从陆地钻到地幔是不切实际的想法,所以科学家计划从地壳相对较薄的地方,也就是海底往下钻探,钻孔位置选在了墨西哥瓜达卢佩岛附近的海域上。

  海洋钻探还有一个优势,海底样本不受大气和表面活动的影响,比陆地样本更能提供长期地质活动的证据。

  莫霍项目包括三个阶段,实验钻井计划、钻井平台程序设计、最后钻到莫霍面。

  1961年进行了第一阶段的实验钻探,钻井船在墨西哥瓜达卢佩海域进行了一系列钻探,在3600米深的海底打了5个钻洞,最深的一个洞只有183米,取出的样本有中新世时代的沉积物,有玄武岩。

  

  但是在进行第二阶段的时候,也就是选择钻井技术、以及设计钻井平台的时候,这项计划被叫停了,原因是预算自己的失控,但更重要的是美国比较务实,因为在60年代的时候,有非常重要的航天事业要发展。

  虽然莫霍项目没有进行下去,但它表明了深海钻探是获取地质样本的一种可行手段,也促进了海洋钻探事业的发展。

  因为当时在全球的海洋上还没有一家石油钻井平台,莫霍尔项目虽然进行了一半,但是它发展出了新的海洋钻探技术,比如动态定位,它可以让钻井船保持在稳定的位置上;

  

  当时在进行第一阶段的实验钻探的时候,科学家在钻井船的四周安装了四台发动机,以保证钻井船可以稳定在钻孔的上方。

  后来很多的石油公司看到了海洋钻探的潜力,这就是莫霍项目留给后世最宝贵的经验。

  苏联的科拉钻孔达到了12公里,挖出了很多地质样本,发现了非常多的生物化石,例如6公里处发现的生物化石有27亿年的历史,让我们对地球生物的演化有了更多了解。

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