——人類挖過最深的洞,為啥停在12公里?
人類早把腳印印在月球塵土上,卻在自己腳下的地球面前卡了殼,最深的鉆孔,是蘇聯科拉超深鉆定格的,停在12.262公里。1970到1994這24年,三代科學家接力,連地殼的表皮都沒刺穿。不是他們不想往下,是12公里處的難關,真沒那么容易過。
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1960年代的冷戰賽場,美蘇從太空挪到了地下。莫霍計劃,是美國人先提的,想在太平洋底打穿僅7公里厚的洋殼。5年時間耗掉,預算燒光,只鉆出180米深度,國會直接斷了資金。科拉半島的陸地,被蘇聯人選作鉆探點,誓要穿透35公里厚的大陸地殼,直達地殼與地幔的莫霍面。1970年5月24日,SG-3鉆孔啟動,一場人與巖石的拉鋸戰,就這么開始了。
7000米之前,鉆頭輕松穿過的是均勻堅硬的花崗巖。這一階段實現的月均200米的進尺,科學家們甚至有余裕發表論文。可康拉德不連續面的消失,讓科學家們重新思考深部地殼結構,以前課本里說深部地殼是花崗巖—玄武巖兩層,在這兒完全不成立。不少人以為科研就是一路出成果的順暢路,可科拉鉆前7公里的順利,反而讓科學家心里發慌,這不是沒做好,是舊認知要被徹底推翻的信號。7公里之后,鉆頭遇上的是破碎的片麻巖層,巖體層層剝落,跟千層酥似的。鉆桿的卡殼與擰斷,成了7公里后的日常。200噸重的鉆桿串,在9公里深處斷過一次,一年的時間,花在了那次鉆桿打撈上。
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每下降100米,地溫平均升高3℃,可科拉井從10公里開始,梯度陡增到每百米4.5℃。1989年鉆到12262米時,井底出現的是230℃的高溫,比家里烤面包的烤箱還熱50℃。當時蘇聯鈦合金鉆頭的極限是150℃的設計上限,到了井底待兩小時就退火變軟。井底高溫下出現百倍的磨損率,換一次鉆頭的成本,抵得上一輛莫斯科公寓的價值。更麻煩的是,巖石在高溫高壓下會流動,剛鉆出的孔壁24小時內就蠕變收縮,把鉆桿死死抱住。工程師說,在脆玻璃上雕花就是這種感覺,越往下越難,越難越容易碎。
技術之外,錢成了更大的難題。90%的科研預算,在蘇聯解體后被俄羅斯砍掉了,科拉項目年度經費從1.5億盧布驟降到不足2000萬。科拉項目的年度經費,從1.5億盧布驟降到不足2000萬,這變化壓垮了整個項目。現場16個實驗室接連關閉,月薪曾比肩教授的鉆工們四散謀生。1992年,地質部算過一筆賬,鉆最后1米需要20萬美元的成本,換回的巖芯卻只是又一塊熱片麻巖,科研產出比跌到1:20。總有人說科研拼的全是技術,可錢才是撐住技術的底氣,再厲害的技術,沒了人和錢的支撐,也只能停在圖紙上,項目被窮死,成了唯一選擇。
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雖說只鉆了12公里,科拉鉆帶來的科學回報卻不少。地殼深處,被發現有大量游離水,以前大家都覺得10公里以下的巖石絕對干燥,結果在9公里處打出過礦化熱液,你本以為沙漠里只剩滾燙黃沙,沙丘下卻意外摸出了濕潤的泉眼,這完全刷新了對地球內部水循環的認知,也證明深部水循環能參與成礦,11公里處,被找到的是20億年前的微生物化石,你很難想象,這些弱小的生命能在黑暗高溫里待這么久,比地球上出現恐龍的時間還早十幾億年,一下把生命存活的深度紀錄提高了一倍。還有實測的地溫梯度曲線,全球地熱模型被它修正,提醒后來想入地的人,向地心每走一步,溫度都比預想中更熱。
為啥地心比月球還難探索?12公里的鉆孔,跟6371公里的地球半徑比,只占了0.19%。一周時間,夠阿波羅飛船往返38萬公里,按年均500米的速度,科拉鉆要鉆透6371公里得1.2萬年。環境也差太多,太空是真空低溫,航天器只要做好保溫就行,地下卻是高溫高壓還帶腐蝕,現在還沒發明出能長期耐受300℃、3000兆帕的萬能鉆頭。更現實的是經濟回報,航天能帶動通信、導航、國防,好處看得見,深部鉆探除了巖芯和理論模型,很難立刻變現。當科研性價比低于1:20,任何政府都可能會停下腳步。
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科拉井口,在1994年被焊上了12噸重的鋼制井蓋。12262 m,人類到過的最深地底,被寫在旁邊木牌上。現在越來越厚的是井架上的銹跡。當年鉆頭的殘片,能在實驗室廢墟里看到。幾十年前鉆機的響聲,好像還能在風吹過時聽見。登天,是突破引力。入地,是對抗整個星球的免疫系統。面對腳下的地球,人類說要探索世界,這12公里的孔,連入門券都算不上。
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