日前,中國首口超萬米科探井——深地塔科1井在新疆塔里木盆地完鉆,鉆探深度10910米,成為亞洲第一、世界第二垂直深度井,創下全球陸上鉆井突破萬米“最快”、亞洲陸上取巖芯“最深”等多項工程紀錄。
地下越深,考驗越猛
如果把地球比作一個“剝洋蔥”實驗,我們腳下的地殼就像最外層的皮,厚度大約在5千米-70千米之間。地下1萬米,已經深入地殼深處,接近地殼與地幔的交界地帶。
在這里,環境極端而陌生,溫度可能高達300攝氏度,在地熱活躍區甚至達到500攝氏度,足以讓很多金屬熔化。這使得鉆探設備的材料選擇成為一項巨大挑戰。與此同時,這些區域壓力之大,相當于整個珠穆朗瑪峰的重量集中在一個鉆頭上,稍有不慎,鉆桿就可能直接被壓扁。這種極端條件對鉆探設備提出了嚴苛要求,必須使用耐高溫合金、抗壓結構材料,并配備高效冷卻系統,否則設備很快就會報廢。
僅僅解決溫度和壓力問題還遠遠不夠,復雜的地質結構也是巨大的挑戰。地球深處的巖層并不均勻,它們經過億萬年的地質變動,有些堅如磐石,有些則脆弱不堪。比如,花崗巖極其堅硬,需要強大的鉆頭才能破開。沉積巖卻像一塊松軟的蛋糕,稍有震動就可能塌陷,堵塞鉆井通道。此外,地下可能藏著高壓地下水、天然氣,甚至巖漿,一旦鉆頭誤入這些區域,可能會引發井噴、氣體泄漏甚至地質災害。科學家鉆探前,必須進行地震波探測和地層分析,確保不會一頭扎進危險區域。而且,高溫高壓下的巖層可能像橡膠一樣發生塑性流動,即使成功鉆出一個深井,時間一長,井壁可能因為周圍巖層的擠壓逐漸閉合,甚至吞沒測量設備,使得采集到的數據難以長期保存。
" 這意味著,深地探測不僅僅是“向下鉆”,還必須考慮如何確保鉆井結構穩定,防止設備損壞,以及讓數據長期存儲并可持續監測。事情這么難,為什么還要去做?
對未知的征服
" 地球深處不僅是一片黑暗世界,更是一座埋藏著豐富資源的“地下寶庫”。 這里蘊藏著大量石油和天然氣,也儲存著鈷、鎳、鋰等稀有金屬,廣泛應用于智能手機、電動汽車、電池、航天設備等高科技產業。特別是鋰礦,作為電池制造的核心材料,正成為新能源產業爭奪的焦點。
" 除了已知的資源外,科學家推測,地球深層可能還藏有尚未發現的礦物和氣體,甚至是未來能源的新載體。這源于現在人類對地下新能源的認知。例如,“可燃冰”是一種富含甲烷的冰狀物質,長期穩定存在于海底或永久凍土層的高壓低溫環境中,被認為是未來可能替代化石燃料的新能源。如果能安全開發,它或許會改變全球能源格局。
" 地熱能也被認為是最有潛力的清潔能源之一,科學家在冰島、新西蘭、美國等地發現了豐富的地熱資源,可為城市提供長期穩定的電力和熱能。相比石油和天然氣,地熱能不會排放二氧化碳,也不會枯竭,因此被視為未來能源危機的解決方案。
如果說地下蘊藏的能源令人驚嘆,那么幽暗深處存在生命可能性,更是一度顛覆了人類認知。科學家在礦井、水井、油井等地下極端環境中發現了一些特殊微生物。它們不依賴陽光,而是通過化學反應獲取能量,甚至能在強酸、強堿、缺氧等條件下存活。
生命的堅韌遠超人類的想象。如果地球深處能孕育生命,其他星球的地下是否也可能存在生物?事實上,科學家在火星、木衛二、土衛六等天體上發現了可能的地下水層,理論上,這些地方也可能孕育類似的微生物。這意味著,研究地球深處的生命,不僅能幫助我們理解極端環境下的生存方式,也可能為未來外星生命探索提供重要線索。
" 過去,地下1萬米對人類來說幾乎是一個遙不可及的領域。隨著科技的不斷進步,許多曾困擾科學家的難題逐漸被攻克。現在,人類已經具備了更先進、更高效的深地鉆探技術,讓“進入地球深處”不再只是科幻電影里的情節。而且,鉆探技術還可能迎來更多突破:“量子探測技術”或許能像“透視眼”一樣掃描地下構造,提前找到最佳鉆探路線;甚至,有科研人員設想,未來的“地幔探測器”能真正進入地球內部,揭開地幔和地核的神秘面紗。
對自然的探索可以概括為上天、入地、下海、登峰。人類已經在月球上插下旗幟,但在地球內部的探索卻仍處于起步階段。地球的平均半徑約為6371千米,而人類目前探測到的最深點——俄羅斯的奧多普圖油井,深度僅為12345米。換句話說,在通往地心的漫長旅程中,只前進了不到0.2%。
" 地底世界之于人類相當于“剛剛揭開封面的一本書”。接下來,每一米的深入,都意味著對未知的再一次征服。而終點,或許比我們想象得更加宏大。
(摘自《看天下》張雪瑩)□