北京時(shí)間1月6日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，在冷戰(zhàn)期間，美國(guó)和蘇聯(lián)都制定了雄心勃勃的鉆探計(jì)劃，試圖穿過(guò)地殼，接近地球中心。
湖泊、森林、霧氣和積雪，在俄羅斯位于北極圈深處的科拉半島上，一切看起來(lái)就像是童話故事里的場(chǎng)景。然而，在這片自然美景中，卻矗立著一座蘇聯(lián)科學(xué)研究站的廢墟。在這棟搖搖欲墜的建筑中間，混凝土地板上嵌著一個(gè)沉甸甸、銹跡斑斑的金屬帽，由一圈同樣銹跡斑斑的金屬螺栓固定著。
一些人說(shuō)，這里是地獄的入口。這就是科拉超深鉆孔（Kola Superdeep Borehole），地球上最深的人造洞，也是到達(dá)地球最深處的人造物。這座建筑深達(dá)12.2公里，以至于當(dāng)?shù)厝税l(fā)誓稱，你可以聽到在地獄里受刑的靈魂的尖叫聲。蘇聯(lián)人花了將近20年的時(shí)間才鉆到這么深的地方，但當(dāng)這個(gè)項(xiàng)目在蘇聯(lián)解體后戛然而止時(shí)，鉆頭才鉆到地殼到地幔距離的三分之一處。
蘇聯(lián)的超深鉆孔并非個(gè)例。冷戰(zhàn)時(shí)期，超級(jí)大國(guó)之間展開了一場(chǎng)競(jìng)賽，都想要盡可能地深入地殼，甚至到達(dá)地幔。
現(xiàn)在，日本人也想試一試。國(guó)際大陸科學(xué)鉆探計(jì)劃（ICDP）的烏利?哈姆斯說(shuō)：“鉆探開始的時(shí)間正好處于鐵幕時(shí)代。”當(dāng)時(shí)哈姆斯還是一位年輕的科學(xué)家，參與了德國(guó)的超深鉆孔項(xiàng)目?！拔覀冎g肯定存在競(jìng)爭(zhēng)。其中一個(gè)主要的動(dòng)機(jī)是，俄羅斯人并沒(méi)有真正公開他們的數(shù)據(jù)，”哈姆斯說(shuō)，“當(dāng)俄羅斯人開始鉆探時(shí)，他們聲稱發(fā)現(xiàn)了自由水——但大多數(shù)科學(xué)家根本不相信這一點(diǎn)。過(guò)去，西方科學(xué)家普遍認(rèn)為，在地下5公里處，地殼密度非常大，水無(wú)法滲透到那里。”
“（新）項(xiàng)目的最終目標(biāo)是獲得目前活躍的地幔實(shí)際樣品，”日本海洋研究開發(fā)機(jī)構(gòu)的項(xiàng)目經(jīng)理肖恩·托茲科說(shuō)，“在阿曼這樣的地方，你可以找到接近地表的地幔，但那是數(shù)百萬(wàn)年前的地幔。這就相當(dāng)于活恐龍和恐龍骨骼化石的區(qū)別?！?/p>
如果將地球比作一個(gè)洋蔥，那么地殼就像洋蔥的薄皮，它只有40公里厚。地殼下方是2900公里深的地幔，再往下便是地球的中心——地核。
就像太空競(jìng)賽一樣，探索未知“深度邊疆”的競(jìng)賽展示了工程能力和前沿技術(shù)，以及某種“正確的東西”。科學(xué)家們要前往從來(lái)沒(méi)有人去過(guò)的地方。這些超深鉆孔所能提供的巖石樣本對(duì)科學(xué)的重要性，可能不亞于美國(guó)宇航員從月球上帶回的任何東西。唯一的不同是，這次美國(guó)人沒(méi)有贏得比賽。事實(shí)上，也沒(méi)有人真正獲勝。
在探索“深度邊疆”的競(jìng)賽中，美國(guó)進(jìn)行了第一次預(yù)演。20世紀(jì)50年代末，美國(guó)百科學(xué)會(huì)提出了第一個(gè)深入研究地幔的嚴(yán)肅計(jì)劃。這是一個(gè)非正式團(tuán)體，由美國(guó)科學(xué)界的領(lǐng)軍人物組成。他們將這一鉆過(guò)地殼直達(dá)地幔的計(jì)劃稱為“莫霍計(jì)劃”（Project Mohole），以提出莫霍不連續(xù)面的克羅地亞地震學(xué)家安德里亞·莫霍羅維奇的名字命名。
美國(guó)人并沒(méi)有鉆一個(gè)很深很深的洞，而是決定在墨西哥瓜達(dá)盧佩附近的太平洋海底進(jìn)行鉆探。在海底鉆探的好處是那里的地殼比較薄，而缺點(diǎn)是地殼最薄的地方通常是海洋最深的地方。
蘇聯(lián)于1970年開始在北極圈進(jìn)行鉆探。1990年，德國(guó)大陸深層鉆探計(jì)劃（KTB）在巴伐利亞州啟動(dòng)，最終鉆探深度達(dá)到9公里。
與登月任務(wù)一樣，超深鉆探所需的技術(shù)必須從頭開始摸索。1961年，當(dāng)莫霍計(jì)劃開始在海床上鉆探時(shí)，石油和天然氣的深海鉆探還未出現(xiàn)。當(dāng)時(shí)還沒(méi)有發(fā)明出諸如動(dòng)態(tài)定位等關(guān)鍵的技術(shù)。在石油深海鉆探中，這種技術(shù)可以使鉆探船停留在油井上方的位置。于是，工程師們不得不臨時(shí)想辦法。他們?cè)阢@探船的兩側(cè)安裝了一套螺旋槳系統(tǒng)，使船在鉆孔上方保持穩(wěn)定。
德國(guó)工程師面臨的最大挑戰(zhàn)之一，是如何鉆一個(gè)盡可能垂直的洞。他們當(dāng)時(shí)提出的解決方案，現(xiàn)在已成為世界油氣田的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。
“根據(jù)俄羅斯人的經(jīng)驗(yàn)，你必須盡可能垂直鉆探，否則就會(huì)加大鉆機(jī)的扭矩，造成孔內(nèi)扭結(jié)，”烏利?哈姆斯說(shuō)，“解決辦法是開發(fā)垂直鉆井系統(tǒng)?！爆F(xiàn)在這已經(jīng)是一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但它們最初是為大陸深層鉆探計(jì)劃開發(fā)的。該系統(tǒng)直到鉆探深度達(dá)7.5公里還能奏效，但在最后的1.5至 2公里，這個(gè)洞偏離了垂直線將近200米。
“上世紀(jì)90年代初或80年代末，當(dāng)俄羅斯變得更加開放，并愿意與西方合作時(shí)，我們?cè)噲D利用一些俄羅斯的技術(shù)，”哈姆斯補(bǔ)充道，“不幸的是，我們無(wú)法及時(shí)得到相關(guān)設(shè)備。”
最終，所有這些探險(xiǎn)都以某種程度的挫折告終。有的在起步時(shí)就遭遇阻礙，有的則是鉆探機(jī)器在地下深處遭遇高溫，加上成本和政治因素，所有這些都讓科學(xué)家的夢(mèng)想破滅。他們都想要鉆得更深，并打破最深洞的記錄。
在尼爾·阿姆斯特朗登上月球的兩年前，由于成本開始失控，美國(guó)國(guó)會(huì)取消了對(duì)莫霍計(jì)劃的資助?？茖W(xué)家開采出來(lái)那幾米厚的玄武巖，以今天的貨幣計(jì)算，大約花費(fèi)了4000萬(wàn)美元。
接下來(lái)就輪到科拉超深鉆孔了。1992年，當(dāng)溫度達(dá)到180攝氏度時(shí)，鉆探停止了。這個(gè)溫度是原先估計(jì)值的兩倍，再往深處鉆是不可能的。蘇聯(lián)解體后，再?zèng)]有資金來(lái)資助這些項(xiàng)目；三年后，整個(gè)設(shè)施被關(guān)閉。如今，這個(gè)荒涼的地方成了喜歡冒險(xiǎn)的游客的目的地。
德國(guó)的超深鉆孔沒(méi)有像其他項(xiàng)目那樣遭遇厄運(yùn)。巨大的鉆機(jī)仍然在那里，今天已成為旅游景點(diǎn)。這個(gè)地方實(shí)際上已經(jīng)變成了地球的觀測(cè)臺(tái)，甚至是一個(gè)藝術(shù)畫廊。
當(dāng)荷蘭藝術(shù)家洛蒂·吉文將帶隔熱罩的麥克風(fēng)放入德國(guó)的超深鉆孔時(shí)，麥克風(fēng)接收到了一種低沉的隆隆聲，科學(xué)家也無(wú)法做出解釋。這種隆隆聲讓她“覺得自己非常渺小”。她說(shuō)：“這是我生命中第一次看到這個(gè)我們賴以生存的大球活了過(guò)來(lái)，它的聲音讓人難以忘懷。有些人認(rèn)為，這聽起來(lái)就像地獄，也有人以為，他們聽到的是地球的呼吸。”
哈姆斯表示，當(dāng)時(shí)德國(guó)的計(jì)劃是比蘇聯(lián)鉆得更深，但當(dāng)時(shí)他們甚至還沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的10公里深度?！拔覀冦@探的地方比俄國(guó)人的鉆孔要熱得多。很明顯，要想再深入下去，難度要大得多，”他說(shuō)，“當(dāng)時(shí)正是20世紀(jì)90年代初的德國(guó)，沒(méi)有很好的理由來(lái)籌集進(jìn)一步推進(jìn)計(jì)劃的額外資金，因?yàn)榈聡?guó)的統(tǒng)一耗資太大了?！?/p>
奔向地幔的競(jìng)賽似乎就是著名小說(shuō)《地心之旅》的升級(jí)版，這種感覺很難擺脫。雖然科學(xué)家們并不期望找到一個(gè)藏有恐龍的洞穴，但他們確實(shí)把深度鉆探的計(jì)劃描述為“探險(xiǎn)”。“我們認(rèn)為這是一次探險(xiǎn)，因?yàn)樵跍?zhǔn)備和執(zhí)行過(guò)程中確實(shí)花了一些時(shí)間，而且你真的要進(jìn)入無(wú)人地帶，那里從來(lái)沒(méi)有人去過(guò)，這在今天看來(lái)真的很不尋常?！惫匪拐f(shuō)，“你總會(huì)在那里發(fā)現(xiàn)一些讓你感到驚訝的東西，尤其是當(dāng)你深入地殼深處的時(shí)候。
當(dāng)我們談?wù)摰聡?guó)大陸深層鉆探計(jì)劃或科拉超深鉆孔時(shí)，需要了解的一點(diǎn)是，這些計(jì)劃背后的理論在鉆探開始時(shí)已經(jīng)有30至40年的歷史了。
這些任務(wù)的意義在于，它們就像是行星探索，它們是純粹的科學(xué)事業(yè)，你永遠(yuǎn)不知道你會(huì)發(fā)現(xiàn)什么。在1256號(hào)孔[由深海鉆探項(xiàng)目（DSDP）和海洋鉆探項(xiàng)目（ODP）鉆探的一個(gè)孔]，我們第一次看到了完整的海洋地殼。以前沒(méi)有人到過(guò)那里。這真的很令人興奮，總是會(huì)有驚喜出現(xiàn)。
今天，“從莫霍界面到地幔”（M2M-MoHole to Mantle）計(jì)劃是國(guó)際海洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃（IODP）最重要的組成部分之一。和最初的莫霍計(jì)劃一樣，科學(xué)家們計(jì)劃在地殼只有6公里深的海床上鉆孔。這個(gè)超深鉆探項(xiàng)目將耗資10億美元，其目標(biāo)是在人類歷史上首次獲取原位的地幔巖石。達(dá)蒙?蒂格爾也參與了該項(xiàng)目，他說(shuō)：“這將是一項(xiàng)了不起的任務(wù)，需要日本做出巨大承諾?！?/p>
地球號(hào)（Chikyū）是日本建造的世界最大深海鉆探船，建于大約20年前，排水量達(dá)到59500噸。利用全球定位系統(tǒng)系統(tǒng)和6架可調(diào)計(jì)算機(jī)控制的飛機(jī)，地球號(hào)可以使船體位置的變化幅度僅為50厘米。
“我們的想法是，這艘船將接過(guò)火炬，繼續(xù)50年前啟動(dòng)的莫霍計(jì)劃，”日本海洋研究開發(fā)機(jī)構(gòu)的肖恩·托茲科說(shuō)，“超深鉆孔在研究厚大陸地殼方面取得了很大進(jìn)展，我們要做的是找出更多關(guān)于地殼-地幔邊界的信息。
目前主要的難點(diǎn)在于如何選擇鉆探點(diǎn)，已有的三個(gè)候選站點(diǎn)分別位于哥斯達(dá)黎加海域、墨西哥巴哈海域和夏威夷。每一個(gè)鉆井點(diǎn)都需要在海洋深度、與鉆井點(diǎn)的距離以及是否需要在岸上建立基地之間做出妥協(xié)。“基礎(chǔ)設(shè)施可以建設(shè)，但這需要時(shí)間和金錢，”托茲科補(bǔ)充道。
哈姆斯表示，超深鉆探最終確實(shí)可以歸結(jié)為一個(gè)成本問(wèn)題，“這些探險(xiǎn)活動(dòng)非常昂貴，因此很難重復(fù)。它們的成本可能高達(dá)數(shù)億歐元，其中只有一小部分將用于地球科學(xué)，其余部分將用于技術(shù)開發(fā)，當(dāng)然還有維持運(yùn)營(yíng)。我們需要懂得鼓舞人心的政治家來(lái)宣揚(yáng)這些探險(xiǎn)的價(jià)值?！保ㄈ翁欤?/p>
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