人類最“荒唐”工程：24年只為把地球鉆個眼

如果將地球鉆個“眼”會怎樣？一位網(wǎng)名叫“小眼睛和大眼睛”的中學生提出了這樣的問題。這確實是一個大膽的想法，可早在上個世紀真的就有人這么做了，還花了24年，只為了比其他國家鉆得更深。

地球平均半徑6371千米，而當今世界最深的鉆孔也就12262米。也就是說，到目前為止，人類僅向地心鉆進了大約0.2%。如果把地球比作一個雞蛋的話，現(xiàn)在連雞蛋皮都沒鉆破！這個12262米深的鉆孔還是蘇聯(lián)的科拉超深井創(chuàng)造的紀錄，迄今20多年無人打破。

都想成為第一個挖通地殼的國家

冷戰(zhàn)的大幕拉起后，宇航學家們忙著射火箭、放衛(wèi)星、送載人飛船上天，地質(zhì)學家們同樣沒閑著。1958年，美國啟動了“莫霍計劃”：在大洋底開一口超深井，打穿地殼，直達莫霍界面（莫霍界面更正式的叫法是地球外殼與內(nèi)殼之間的界線，它是通常呈現(xiàn)固體形態(tài)的外殼和充滿巖漿的地幔之間的一個理論性分界線，但是這種說法存在很大爭議）。如果做成這件事，美國將成為第一個挖通地殼的國家！

蘇聯(lián)不甘落后，20世紀60年代初，蘇聯(lián)地球科學家制定了他們的超深鉆井方案——“俄羅斯莫霍計劃”，意圖趕在美國鉆探項目之前到達地球外殼與內(nèi)殼之間的界線。

另一方面，美國原本計劃用三億美元完成“莫霍計劃”，可惜事與愿違，超深鉆探的難度超出了所有人想象：隨著深度增加，工程師們真切感受到了地溫梯度的威力，每前進一米，鉆頭都要經(jīng)受更高溫度的考驗。此外，超深井的井壁承受著來自周圍數(shù)千米厚的地殼的水平壓力。這口井就像插進地球深處的一根脆弱蛋卷，怎樣維持井壁不崩潰令工程師們費盡了心思。最重要的是，他們甚至無法保證鉆頭向下垂直前進！

覺得一根鋼管很堅硬？把幾百幾千根鋼管連起來試試，它們會組成一根柔軟的金屬面條，地下巖石的硬度并不均一，使得鉆頭很容易帶著后面幾千米長的鉆桿偏離垂直線，需要上面的操作者及時糾正。更要命的是，很多時候工程師們甚至不大清楚鉆頭的位置——他們的科考船下面有幾千米深的海水，海水下面是幾千米深的地殼，鉆頭像一只小老鼠在里面孤獨地掘進。

總統(tǒng)先生問“我們最近的航母在哪兒”，一分鐘內(nèi)就能得到回答。但如果他問“我們最深的鉆頭在哪兒”，工程師們就得停下來數(shù)數(shù)用了多少鉆桿，評估地質(zhì)條件和偏角，忙活半天，最后也只能回答個也許并不準確的計算值。

24年鉆出世界最深的洞

制定計劃后，1970年，在北極圈內(nèi)的科拉半島上，蘇聯(lián)豎起了一座金黃井塔。

自1970年開始，至1994年結束，上千名工作人員在這里忙碌了24年。1983年，科拉超深井抵達了12000米深度。1989年，科拉超深井的SG-3鉆孔抵達了地面以下12262米處。到1994年結束時，他們的鉆頭接觸到了27億年前的古老巖石層，鉆孔底部的溫度超過150℃，那里的巖石具有極強的可塑性，以至于只要鉆頭后撤，鉆出的孔就會重新合上。不過，這也算有史以來最深的洞。

鉆超深洞的過程非常簡單。要在地面上鉆出洞來，將一套鉆探工具安裝在一鉆桿底部就可以了。當它下到洞底，威力強大的發(fā)動機會將洞底敲死，這樣洞就會不斷加深。液體不斷從洞里流進和流出，以冷卻鉆頭，并維持鑿洞的穩(wěn)定。鉆頭磨壞后，工人就會另換一個。雖然鉆洞的基本原理眾所周知，但是鉆一個超深洞是一項非常困難的工作。

前蘇聯(lián)在鉆到地表深處的過程中，遇到了一系列技術問題。其中最重要的問題是地殼深處的高溫。負責科拉超深鉆的工程師根據(jù)有限的資源總結出制冷方法，制出很多能在超過約316℃的高溫下繼續(xù)工作的鉆頭。

另外，當時的地緣政治環(huán)境在很大程度上給這項工作蒙上了一層神秘面紗。負責科拉超深鉆井的工人，必須在這個偏遠地區(qū)生活。事實上在這個超深鉆井周圍有很多企業(yè)生活區(qū)拔地而起。作家柯茲洛夫斯基在他的書中對此進行了描寫：“這里有工業(yè)衛(wèi)生設施、浴室和急救站，以及迎合工人白天和夜生活的小賣部，還有為鉆探設備操作人員提供正常生活條件的預防性醫(yī)療救助會議大廳及房間。”

盡管想往更深里鉆已經(jīng)不可能了，但是科拉井直到現(xiàn)在也沒有被封死，結構依舊保存完好。從這個洞中采出的巖石，即已知的巖芯，甚至仍保存在該學院中。用于鉆探該井的設備仍在用來探測地震，并用于其他測量工作。在科拉鉆井鉆探過程中產(chǎn)生了很多地震測量數(shù)據(jù)、來自地球深處的巖芯以及地球深處可能有液態(tài)水等令人感興趣的結果。然而，盡管該項目付出了巨大努力，并用了多年時間進行鉆探，但當代美國和歐洲地質(zhì)學家并不經(jīng)常參考或利用科拉數(shù)據(jù)，他們更喜歡利用德國KTB深層巖芯項目產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，認為這些數(shù)據(jù)更加規(guī)范。這是因為科拉項目的發(fā)現(xiàn)從沒系統(tǒng)地展現(xiàn)在西方科學家面前。

這種情況引出一個問題：為什么前蘇聯(lián)付出的所有努力最終對地球學沒有產(chǎn)生太大的價值？

斯坦福大學的地質(zhì)學家佐白科表示，科拉的目標沒有其他項目那么明確，導致這一結果的原因可能是該項目只是為了獲得勝利，只想比其他國家鉆得更深，并不是出于一個特殊科學目的。

（《北京科技報》等）