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知否|现实版"地狱之门"?地球最深钻孔听到神秘尖叫

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(原标题:The deepest hole we have ever dug)

作者 | 小小

出品 | 网易科技《知否》栏目组(公众号:tech_163)

知否|现实版地狱之门?地球最深人造钻孔挖到了啥?

钻穿地球,亲眼目睹地球内部构造始终都是人类的梦想,但迄今为止这个目标都还没有实现。不过在历史上,与这个梦想最为接近的就是科拉超深钻孔(Kola Superdeep Borehole)。它被称为现实版“地狱之门”,据说这个地球上最深的人造钻孔能听到来自“地狱”深处的“灵魂尖叫”。

湖泊、森林、雾气和积雪,位于北极圈深处的俄罗斯科拉半岛(Kola Peninsula)看起来就像是童话故事中的仙境。然而,在这片自然美景中,矗立着前苏联科学研究站的废墟,里面隐藏着“地狱的入口”。它就是科拉超深钻孔,地球上最深的人造钻孔。

科拉超深钻孔深达12.2千米,当地人甚至宣称能听到地狱深处灵魂的尖叫声。苏联人用了将近20年时间才钻到这种深度,但当这个项目在苏联解体后嘎然而止时,钻头只是钻到了地壳地幔距离的1/3左右。

科拉超深钻孔并非独一无二的人类杰作。在冷战期间,美国和德国也曾想要尽可能地深入地壳,甚至要到达地幔所在。现在日本也想试一试。

日本海洋与地球科学厅项目经理肖恩·托兹科(Sean Toczko)表示:“新项目的最终目标是获得当前地幔的实际样本。在阿曼这样的地方,你可以在地表附近找到地幔,但那是数百万年前的地幔。这就像活恐龙和恐龙骨头化石的区别。”

知否|现实版地狱之门?地球最深人造钻孔挖到了啥?

图2:科拉半岛的荒野景象

如果地球像个洋葱,那么地壳就像洋葱的薄皮,它只有40公里厚。其下面是2897千米深的地幔,再往下就是地球的中心——地核。就像太空竞赛一样,探索这个未知“深度边疆”的竞赛可以证明工程实力、前沿技术。

科学家们要去人类从未去过的地方。这些超深钻孔所能提供的岩石样本对科学的重要性,可能不亚于美国宇航局从月球带回的任何东西。唯一的不同是这次美国还没有赢得比赛。

美国在探索“深度边疆”的竞赛中进行了第一次演习。20世纪50年代末,美国百科学会(American Miscellaneous Society)提出了第一个钻入地幔的计划——莫霍计划

(Project Mohole),它以地壳和地幔之间的莫霍维奇不连续面(Mohorovi i discontinuity,简称莫霍面)命名。

美国探险队没有钻很深的孔洞,而是决定从墨西哥的瓜达卢佩出发,抄近路穿过太平洋海底。钻穿海底的好处是那里的地壳更薄,不利之处是地壳最薄的地方通常都是海洋最深的地方。

知否|现实版地狱之门?地球最深人造钻孔挖到了啥?

图3:钻孔仍然存在,但入口已被焊接封死

1990年,德国大陆深层钻探计划(KTB)在巴伐利亚州启动,最终钻探深度达到9千米。

就像登月任务一样,问题是这些探险成功所需的技术必须从头摸索。1961年,当莫霍计划(Project Mohole)开始在海床上钻探时,石油和天然气的深海钻探还未出现。当时还没有人发明像动态定位这样的关键技术,这种技术可以让钻探船保持在油井上方的位置。相反,工程师们不得不即兴发挥,他们在钻探船的两侧安装螺旋桨系统,以使其在钻孔上方保持稳定。

德国工程师面临的最大挑战在于,他们需要钻一个尽可能垂直的洞。他们提出的解决方案现在已经成为世界石油和天然气领域的标准技术。

年轻时曾参加德国超深钻孔项目的乌利·哈默斯(Uli harm)表示:“从俄罗斯人的经验来看,你必须尽可能垂直钻井,否则就会加大钻机的扭矩,导致孔内出现扭结。这个洞偏离了垂直线将近200米。20世纪80年代末或90年代初,当俄罗斯变得更加开放,愿意与西方合作时,我们试图利用俄罗斯的某些技术。不幸的是,我们无法及时得到相关设备。”

知否|现实版地狱之门?地球最深人造钻孔挖到了啥?

图4:德国人在1990年开始了他们自己的超深钻孔项目

然而,所有这些探险都以某种程度的失败而告终。有的启动之初就受阻,有的钻探机器在地下深处遭遇高温,还有其他成本和政治因素,所有这些都让科学家们的梦想破灭了。在尼尔·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)登上月球的两年前,当成本开始失控时,美国国会取消了对莫霍计划(Project Mohole)的资助。

然后就是科拉超深钻孔。1992年,当温度达到180摄氏度时,钻孔工作停止。其深度已经是此前预期的两倍,再往深处钻似乎也不太可能。苏联解体后,没有额外资金来资助这些项目。三年后,整个设施被关闭。现在这个荒凉的地方成了喜欢冒险的游客的天堂。

德国的超深钻孔被完整保留下来。巨大的钻机仍然挺在那里,如今那里已经成为颇受欢迎的旅游景点。实际上,它还充当着天文台、艺术画廊等作用。

知否|现实版地狱之门?地球最深人造钻孔挖到了啥?

图5:科拉超深钻孔设施自上世纪90年代初以来始终处于废弃状态

当荷兰艺术家洛蒂·吉文(Lotte Geevan)将由隔热罩保护的麦克风放到德国超深钻孔下面时,麦克风捕捉到了科学家无法解释的低沉隆隆声。她说:“这种声音让我觉得自己非常渺小,这是我生命中第一次看到这个我们赖以生存的大球苏醒过来,那种声音让人难以忘怀。有些人认为其听起来像地狱,其他人则认为那是地球的呼吸声。”

人们难免会有这样一种感觉:奔向地幔的赛跑就像著名小说《地心之旅》的最新版本。虽然科学家们并不期望找到一个充满恐龙的隐藏洞穴,但他们将自己的项目描述为“探险”。哈默斯说:“那里以前没有人去过,你总会在那里发现些真正让你吃惊的东西,尤其是当你深入地壳深处的时候。”

英国南安普顿大学南安普顿国家海洋学中心海洋与地球科学学院地球化学教授达蒙·蒂格尔(Damon Teagle)表示:“这些任务就像行星探索,它们是纯粹的科学事业,你永远不知道自己会发现什么。”

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