美国在开发无尽能源？钻入地下20千米寻找热能，能供人类用23亿年

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近年来，能源问题一直困扰着人类。化石能源有枯竭和污染的风险，其他能源又因为产量小难以取代化石能源。人类一度面临着能源枯竭的危机，然而据《每日邮报》报道，美国Quaise Energy公司正在研发一种微波钻头技术，可以钻入20000米的地下，从而获得源源不断的能源。据称，这个项目一旦成功，将为人类带来至少23亿年的“能源自由”时代。这种能源究竟是什么？它是否真的存在？让我们一探究竟。

能用23亿年的无尽能源？

据了解，美国这回打的是地热能的主意。

地热能是指地球内部储存的热能资源。地球内部的热能来自于地球形成时的高温和放射性衰变等自然现象产生的，这种能量贮存在地壳、地幔和地核等各个层次中。科学家对地球内部的热能和衰变过程进行了研究，据估计地球的总热含量约为14.5×10^25焦耳，这是即时数据，这样庞大的能量对人类来说堪称是无尽能源，因为地球内核还在持续释放能量。地球目前已经存在45亿年，而内核也衰变了将近三分之二。按照目前的衰变速度来看，地球内核的衰变过程可能需要23亿年的时间，也就是说地热能至少还能用23亿年！

地热能在许多领域有广泛的应用。首先是发电领域，地热能可以用于生产电力。通过利用地热水和地热蒸汽来驱动涡轮机发电，可以实现清洁、可持续的能源供应。地热能也被用于供暖和空调系统。地热能可以通过地热泵技术来提供室内空间的供暖和冷却，减少对传统能源的依赖。此外，地热能还可以用于温室农业、温泉浴场、工业加热等领域。

地热能是一种可再生能源，不会因使用而枯竭。而且地热能的利用过程中产生的污染物排放较少，对环境影响较小。此外，地热能的供应也相对稳定可靠，在能源安全方面具有优势。然而，地热能的开发利用也面临一些挑战和限制。首先，地热资源的分布不均匀，只有在地热区域才能进行有效的开发利用。而且就算是找到了地热区域也还面临一个问题：钻井。

开发地热能的现状

地热能都隐藏在地下，因此要想利用起来就必须钻井，而且这井是越深越好。因为地球内部温度会随深度增加而逐渐升高，换言之：钻井钻得越深，能利用的地热能资源就越丰厚。人类目前最深钻井应该是位于挪威国界附近的科拉超深钻孔。

科拉超深钻孔是苏联在20世纪70年代至90年代期间，为了探究地球深部结构而进行的一项极深钻探计划。整个钻探过程分为三个阶段。第一阶段开始于1970年5月，钻孔深度为2200米。第二阶段开始于1979年5月，最终钻孔深度为12000米。第三阶段开始于1984年，结束于1993年，最终钻孔深度为12262米，这是人类历史上对地壳的最深渗透。整个钻探过程历时24年，耗资数亿美元。

科拉超深井最终被关闭，主要原因就是在深孔中温度过高。从它的历史钻探记录可以看出，早在1983年，钻井深度就已经到达12000米，此后1983-1993年整整十年只钻了262米，就是因为当时的钻头无法承受极端高温高压环境，钻头放下去工作不了多久，就会完全损坏。因此在1993年资金耗尽后，整个研究计划逐渐被放弃。

30年来，似乎所有人都认为那就是人类无法超越的底线。可技术总是不断进步的，一种号称能钻20000米深的微波钻头技术出现了。

微波钻头技术

微波钻头技术是一种通过利用微波能量来震碎融化地下岩石，从而实现深度钻探的技术。据报道，美国Quaise Energy公司正在研发这种技术，以钻探深达20000米的地下深层资源。

这项技术的实现原理是将高频微波能量导入钻头，钻头通过微波能量将地下岩石震碎并加热至高温状态。这种技术的优点是可以在较短时间内实现深层钻探，而且钻孔速度比传统的机械钻探技术更快。据报道，Quaise Energy公司使用的微波钻头技术是基于微波加热的原理。其钻头由多个微波天线组成，每个天线都可产生高频微波能量。

这项技术目前仍处于研发阶段，但已有一些实际案例对其进行了研究和探索。例如，2017年发表在《国际石油技术》杂志上的一篇论文报道了一项利用微波钻头技术开采油气的实验结果。该实验在加拿大进行，利用微波钻头技术成功地开采出地下深层油气资源。

Quaise Energy公司凭借这项技术已经拿到了4000万美元的投资，投资人看中的就是它背后几乎取之不尽用之不竭的地热能。

据相关人士介绍，钻头深度越深地下温度就越高，这是由于地球内部的热量和地下岩石的导热性质所决定的。根据地球内部温度梯度的测算，每下降1千米，温度会上升约25-30摄氏度。因此，如果用微波钻头将地表打穿20000米，地下温度可能会升高500-600摄氏度左右。这个温度普通钻头根本承受不了（高速钻探还将升温，加大了对普通钻头的磨损）。而微波钻头技术因为不需要与岩石层接触，因此完全可以接受这个温度，甚至在这个环境下还不会磨损。如此看来，人类真的要掌握一种至少能用23亿年的能源了？其实这也未必。

利用之路困难重重

地热能是一种可再生的能源，其来源是地球内部的热量，可以通过地热发电和直接利用等方式得到利用。与化石燃料相比，地热能的优点在于清洁、可再生、稳定等特点。但是，地热能也存在一些限制和挑战。

地热能的利用方式主要包括地热发电和直接利用两种方式。地热发电需要建设地热发电厂，需要较高的投资和技术水平。而直接利用地热能则需要相应的技术设备和系统，例如地下管道、热泵等。这些设备和系统若要保持高效稳定的运行，就需要不断进行技术改进和优化。

此外，地热能的利用还需要具备相应的地质条件。地热能主要来源于地球内部的热量，因此我们需要寻找具有相应地质构造和热流异常的地区。以美国Quaise Energy公司为例，他们还是会优先选择离地表较近的岩浆层来利用。而岩浆层附近都是“短期放热”的干热岩，这意味着一旦人类抽取的热度太大，它就会逐渐变冷。

事实上这也是必然的事。20000米的深度看似很深，实际上连地壳都未能打穿。地壳是地球最外层的岩石壳层，其厚度不均，大陆平均地壳厚度为35千米，最厚的地方如我国青藏高原能达到70千米。Quaise Energy公司若想真正取得无尽的地热能，则需要打穿地壳和更厚的地幔直到直达地核。而地球半径大约为6371千米，20000米也就是20千米，连它的零头都不到。

当然了，我们也不必悲观。事实上，地球上的能源还远没有到枯竭的地步，而且各种清洁能源也都在发展，除了地热能外，太阳能、风能、核能等方式都在研发和利用中。就像钻头的技术进步一样，以前钻头到达12000米左右已经是极限，但30年过去，人类已经开始向20000米发起挑战。化石能源面临枯竭问题，但我相信人类迟早能找到更清洁更高效的能源。

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