上個世紀的冷戰,世界的探索活動進入到了 瘋狂的階段 。
一方面美蘇在太空中你追我趕,最終美國以登月先勝一籌。
于是蘇聯并不甘心,他們準備干一件大事,挽回自己在太空爭霸中暫時落后的格局,這就是蘇聯后來的 地心計劃 。
1970年開始,蘇聯在自己的科拉半島鉆孔,想要打穿 莫霍界面 ,給美國當初失敗的莫霍計劃上一炷香。
那麼蘇聯人究竟挖了多深的位置呢?
科拉深坑超級鉆孔,曾經以 12263米 的深度位居 世界第一 ,它是蘇聯地心計劃的產物。
1970年,蘇聯的科學研發中心 NEDRA 開始實施這項計劃,它們的目的地是 地殼與地幔的交界面——莫霍界面 。
莫霍界面是地質學家 莫霍洛維奇 提出的一個概念,地球上并沒有這個的實物。
美國最早在 20世紀50年代 的而時候開啟了 莫霍計劃 ,結果在鉆到 315米 的地方時就進行不下去,狼狽收場。
蘇聯的科拉深孔 一開始進行得比較順利 ,一路高歌猛進 突破了10000米的大關 。
如果照這個趨勢,鉆到地心似乎不是問題。
鉆探之路一直進行,就算是蘇聯解體也沒有阻止它鉆下去的道路,俄羅斯接力繼續實施這個地心計劃。
直到2008年,俄羅斯宣布, 不再繼續鉆探科拉深孔 ,它的深度就此 定格在了12263米 。
是什麼讓科拉深孔的鉆探無法進行下去?
停止科拉鉆孔的原因有好幾個方面,最主要的一個方面是 資金 ,俄羅斯已經無力再支付如此昂貴的開銷。
科拉鉆孔的經費, 絕大部分都花在了鉆探用的設備上 ,斥巨資打造的鉆頭,可能鉆10分鐘就崩了, 最后的263米,俄羅斯花了10年 (1983年到1993年)
這是因為,鉆探隊發現,越往下面鉆, 巖石就越來越硬 ,只用一般的鉆頭根本鉆不動。
于是科研人員瘋狂研發新的鉆頭,然后發現,新的鉆頭也就比一般的鉆頭多鉆1米左右。
地殼的平均密度在 2.75g/立方厘米 ,但其實是分布不均勻的,越往下走密度越大。
到最后,新研發的鉆頭也撐不住了。
人類研發的鉆頭,鉆地表以下1000米的巖石不費力,但是在鉆10000米以下的巖石時,就顯得非常吃力,必須保證鉆頭的硬度比巖層大。
當然,只滿足硬度是不夠的,鉆頭還必須承受高溫。
由于鉆頭和巖石之間的劇烈摩擦產生巨量的熱,這個熱足以將鉆頭的金屬燒化。
為此鉆探人員不得不 一邊鉆一邊給鉆頭冷卻 ,將 鉆坑的溫度維持在300多度 。
這又是一筆巨大的花費,整個計劃使用的冷卻液足夠全俄羅斯的鋼鐵廠使用一年。
除了堅硬的巖石、高強度的摩擦,還有一件事情需要鉆頭應對,那就是 高壓 。
進入地下之后, 每挖1000米,壓力就增加27.5MPa ,當進行到10000米以下的地方后,鉆頭需要承受 275MPa以上的壓力 ,可以說 鉆頭的報廢率費非常大 。
當進行到12263米的時候,俄羅斯已經將該計劃的資金耗盡。
地質學家們經過綜合考慮,建議停止鉆探,首先已經沒有再鉆下去的必要了,因為 人類的科技已經到頂 ,目前的材料只能到這。
其次,科拉鉆孔距離地心還非常遠,甚至說,它連目標地莫霍界面非常遠。
地殼的平均厚度在大約17千米 ,莫霍界面在 地下33千米 的地方。
科拉鉆孔并沒有突破地殼層,距離莫霍界面還有20多千米,這20多千米是人類無法達到的。
最后就是,地心計劃的 工作效率非常低 ,因為必須清除掉鉆坑里面多余的雜物,所以斷裂的斷頭必須撿起來。
光是要 穿越12000多米的路程 就會耗費鉆探組的工作時間,并且還需要更換鉆頭,這又是一筆時間。
鉆探隊一天24小時都不停地鉆,也不可能再有任何進展。
就算有這個能力鉆穿, 后果也非常嚴重 。地殼之下是地幔。
地幔分為上地幔和下地幔 ,下地幔主要是固態,但是上地幔有一部分是液態,那一部分被稱為 軟流層 。
或許人們對軟流層比較陌生,但是說它的另一個名字大家就熟悉了, 巖漿 。
軟流層是 地殼向地幔前進的過渡帶 ,在距離地面 70到250千米 的位置,是火山巖漿的發源地。
如果科拉鉆孔真的鉆穿了地殼,那麼就會碰上軟流層,軟流層會直接從鉆孔噴出來,形成一個超級火山口,到時候 整個科拉半島都會被巖漿覆蓋 。
什麼鉆頭、井架、現場的一切,都化為烏有。軟流層的溫度在 700到1400℃ ,足以將地表巖石直接融化。
至于蘇聯人想要前往的地心,那就更不可能了!
想要進入地心,軟流層不過是地殼之外的第一個障礙,在它下面還有 厚厚的地幔 。
地幔是地球上占據體積、質量最大的部分, 厚度2900千米 ,并且也是越往下走,密度越大。
上地幔的平均密度在 3.2到3.6g/立方厘米 ,但是到了下地幔平均密度在 5g/立方厘米以上 。
試想一下,鉆探地殼都費力的鉆頭,如何鉆穿地幔?
地球的最內部就是地核,在它和地幔之間也有個液態過渡層,溫度在 4000到5000℃ 。
而在地下 5100千米到6300千米的范圍就是內地核 ,也是整個地球溫度最高的地方,有 6000℃ ,這個溫度接近太陽表面了。
曾經有人猜測地核居住著「地核人」,但這個幾乎不可能,因為不說地核的溫度,光是地核的壓強就有 360萬個大氣壓 ,沒有任何有機體能夠承受這個壓力。
關于地核為何這麼熱,這可能與地球的形成有關,畢竟 地核是最先形成的 ,它是當時星云團內的物質,這其中勢必會有各種聚變反應。
當聚變進行到極限后,形成的元素就是 鐵、鈷、鎳 ,這也是地球內核最主要的物質。
這些鐵、鈷、鎳和我們在地表見到的鐵、鈷、鎳完全不一樣,是各種同位素,會產生 衰變、裂變 ,甚至還有更多的 放射性元素 ,比如 鈾、钚 等。
科學家猜測 地核就是一個巨大的核反應堆 。
當然,由于人類從來沒有到達過地球內核,地核是核反應堆只是地質學家們的一種假說。
因為目前沒人知道地核的真實樣子,也不知道它為何會這麼熱。
人類陷入了前所未有的能源危機,因為我們賴以為生的三大能源, 煤、石油、天然氣都是不可再生能源 ,一次用完之后, 沒個十萬百萬年不可能再生產出來 。
但是,人類可用的能源其實不至于這三種,它們某種程度上只是地殼中的能量,而且還不是地殼的全部能量,只是一部分。
像 風能、水能、潮汐能 等,也是 地殼的能量 ,人類目前使用的還不是很順利。
人類使用的地殼以外的能量,目前就只有一個地熱能。
在一些地殼比較薄的地方,軟庫層加熱地殼底部,讓其產生熱量,人們可以 使用地熱代替一部分煤、石油、天然氣 。
然而, 地熱不可控制 ,它24小時都在散發能量,并且利用率很低, 大部分的地熱都被散失出去 。
由此可見,人類雖然生活在地球上,但是對于地球的了解非常有限,我們對地球的探索范圍只停留在地殼表面,就算是科拉深坑鉆孔也還在地殼內部。
如果人類真的能夠利用地球更深層次的能量,那麼 人類將會掙脫能源的束縛 ,實現文明的跨越,實現宇宙一級文明。