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世上最深的坑,差點(diǎn)打穿了地殼地幔邊界!在這個(gè)洞挖出來了什么?

 林小霖 2017-08-31

有些朋友對(duì)蘇聯(lián)的“超級(jí)鉆探”倍感興趣,并且關(guān)于這個(gè)人類有史以來挖出來的最深的洞一直謠言不斷,例如洞中傳來了人的慘叫、克格勃趕來終止了挖掘、從洞中飛出來了惡魔,等等。這些謠言大概是給這個(gè)純粹的科研計(jì)劃罩上了一層神秘的色彩。

所以就讓我們來看看,這個(gè)蘇聯(lián)挖出的洞里面到底有什么?

什么是蘇聯(lián)超級(jí)鉆探?

↑ 科拉超級(jí)深鉆孔↑

所謂的超級(jí)鉆探指的是蘇聯(lián)的“科拉超深鉆孔”:

科拉超深井(Кольская сверхглубокая скважина)是蘇聯(lián)于1970年在科拉半島鄰近挪威國界的地區(qū)開始的一項(xiàng)科學(xué)鉆探,其中最深的一個(gè)鉆孔SG-3在1989年達(dá)到12,262米,截止目前,以垂深計(jì)算,這個(gè)鉆孔仍是到達(dá)地球最深處的人造物。

而且需要注意的是,這個(gè)“超級(jí)鉆探”只是挖的深度離地面最深,但是不是最“長(zhǎng)”的鉆井,最“長(zhǎng)”的兩個(gè)鉆井是卡塔爾的阿肖辛油井(12,289米)和俄羅斯在庫頁島的Odoptu OP-11油井(12,345米),因?yàn)槭怯行┿@井有可能是斜的。

前蘇聯(lián)當(dāng)時(shí)出于與美國競(jìng)賽和科研的目的挖掘了這口井,是冷戰(zhàn)期間最奇怪的一種競(jìng)賽??茖W(xué)家在1970年開始勘探,試圖打敗美國,先探測(cè)到莫霍洛維奇不連續(xù)面 (理論上是堅(jiān)固的地殼和充滿巖漿的地幔之間的界限)。

↑鉆孔挖掘到12000米時(shí)候的紀(jì)念照↑

這個(gè)鉆井不帶有任何勘測(cè)目的,主要目的還是科研,最開始的時(shí)候預(yù)設(shè)目標(biāo)是挖到地下15KM的深度,但是后來由于對(duì)鉆探難度預(yù)想不足,直到1994年鉆井最后停止挖掘的時(shí)候,還只是挖到了大概12KM的深度。

從理論上說,鉆超深洞的過程非常簡(jiǎn)單,就是將這樣的一臺(tái)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)安裝在一條鉆桿的底部就可以了。當(dāng)它鉆到此洞底時(shí),威力強(qiáng)大的發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)鉆破洞底,這樣此洞就會(huì)不斷加深。液體不斷從此洞中旋轉(zhuǎn)著進(jìn)進(jìn)出出,以冷卻鉆頭并維持此鉆洞的穩(wěn)定性。當(dāng)鉆頭磨壞后,工人就會(huì)另換一個(gè)。

雖然鉆洞的基本原理眾所周知,但是鉆一個(gè)超深洞卻是一項(xiàng)非常困難的工作。在鉆到地表下如此深的地方時(shí),期間前蘇聯(lián)就遇到了一系列技術(shù)問題。其中最重要的問題是地殼深處的過熱問題。負(fù)責(zé)科拉超深鉆洞的工程師利用有限的資源想出了有效的制冷方法,從而能夠讓幾十個(gè)特制鉆頭在超過600華氏度(合316攝氏度)的高溫下正常工作。

超級(jí)鉆探的科研成果

根據(jù)維基百科的詞條,最多的時(shí)候這個(gè)深井旁邊有16個(gè)實(shí)驗(yàn)室,對(duì)這個(gè)深孔進(jìn)行研究,而且總的來說,這個(gè)超級(jí)深孔還是誕生了很多有意思的研究成果。

↑6KM深地下的巖芯樣本↑

先說一下一個(gè)簡(jiǎn)單的背景資料:

研究地質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法主要不是在地殼上打孔然后往下看,而是通過探測(cè)地震波的方式來推測(cè)地質(zhì)構(gòu)造。地質(zhì)學(xué)家莫霍洛維奇發(fā)現(xiàn)地震波在傳播到地下五公里的地方時(shí),速度會(huì)產(chǎn)生變化,因此推測(cè)這個(gè)位置是地殼與地幔的分界面,并把這個(gè)面稱為“莫氏不連續(xù)面”。

蘇聯(lián)的這個(gè)鉆孔計(jì)劃也是奔著這個(gè)推測(cè)中的分界面去的,他們希望挖穿地殼,看到這個(gè)地殼與地幔的分界線。

科研成果一:莫氏不連續(xù)面比預(yù)想的要更深

所以按照蘇聯(lián)人的預(yù)計(jì),鉆到地下五公里的時(shí)候,挖出來的巖石樣本會(huì)發(fā)生花崗巖向玄武巖的轉(zhuǎn)變,然后看到堅(jiān)硬的地殼逐漸變成柔軟的地幔。但是實(shí)際上他們并沒有發(fā)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變。而之所以地震波會(huì)在這個(gè)深度發(fā)生速度的改變,主要是花崗巖在這個(gè)深度的時(shí)候已經(jīng)變得粉碎、而且被水浸濕了(石頭的縫隙里面有水)。

這個(gè)是很有意思的發(fā)現(xiàn),因?yàn)榭茖W(xué)家也沒有想到這個(gè)深度居然還會(huì)有水。后來推測(cè)有可能是在這個(gè)深度壓力太大了,滲透到巖石中的氫氣和氧氣發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)而形成了水。

研究成果二:地殼深處含有大量氫氣

科學(xué)家還在洞中發(fā)現(xiàn)了大量的氫氣——挖出來的淤泥好像沸騰了一樣不斷散發(fā)出氫氣。(推測(cè)可能是較高壓力條件下氫氣呈液態(tài),回到地表后迅速氣化并造成一種沸騰的感覺),這個(gè)研究成果也是讓人浮想聯(lián)翩,比如說現(xiàn)在大火的“頁巖氣”,未來是不是這種地下氫氣也會(huì)成為非常龐大的能源來源呢?

研究成果三:極深的地下發(fā)現(xiàn)了生物化石

在鉆探的時(shí)候還發(fā)現(xiàn)了兩百萬年前生物活動(dòng)的痕跡——當(dāng)然,絕對(duì)不是我們想象中的地底人,而是在巖石里發(fā)現(xiàn)了一些微生物化石,主要是一些單細(xì)胞的浮游生物。當(dāng)然,具體在地下什么位置發(fā)現(xiàn)的、為什么這些生物會(huì)出現(xiàn)在壓力、溫度這么高的地方,沒有找到具體的文獻(xiàn),這里就不隨便說了。

科拉超深鉆井是繼蘇聯(lián)空間站、深海勘探船之后的第三大科研成果,一直是俄羅斯科學(xué)家的驕傲。當(dāng)鉆探深度達(dá)到9500米時(shí),鉆頭鉆進(jìn)了一個(gè)含有黃金和鉆石的地層。取出的巖芯經(jīng)分析表明,金含量居然高達(dá)80克/噸。

要知道金含量達(dá)到4克/噸的金礦層就具有商業(yè)開采價(jià)值,地球表層中很少能找到金含量超過10克/噸的礦層,相比之下這里幾乎是金子的寶藏。

掉到這個(gè)洞里會(huì)怎么樣?

有人總在想人要是掉進(jìn)這個(gè)洞里面會(huì)怎么樣。

其實(shí),這個(gè)洞不是你們想象的那樣是一個(gè)超級(jí)大的大坑:

↑你們想象中的科拉深鉆孔↑

實(shí)際的鉆孔其實(shí)只是一個(gè)很小的洞,因?yàn)榈刭|(zhì)運(yùn)動(dòng),這個(gè)洞很有可能會(huì)在某個(gè)位置被再次堵死。這個(gè)小小的洞如下圖所示。

↑實(shí)際的鉆探孔↑

↑鉆探孔與人的大小對(duì)比↑

可以看到,這個(gè)洞實(shí)在是太小了,人根本就掉不下去。

有地底人嗎?這個(gè)洞挖到地獄了嗎?

地底生物,是可能有的,但是地下溫度會(huì)隨著深度增加而迅速升高,僅僅在15KM位置,溫度就已經(jīng)超過了300攝氏度,所以是否會(huì)有高等生物在那個(gè)深度生存?除非真的發(fā)現(xiàn),否則我們不應(yīng)該假設(shè)這種小概率的事情會(huì)發(fā)生。

至于說什么深洞里發(fā)現(xiàn)了惡魔、什么錄到了人類的慘叫聲,基本上就等于一些無所事事的人在寫小說了,完全可以不用相信這種無稽之談。而且剛剛也說了,這個(gè)超深鉆孔的長(zhǎng)度不是最長(zhǎng)的,而且美國也有各種深井,怎么就單單這個(gè)科拉超深鉆孔就挖到地獄了?

而且這個(gè)孔周圍已經(jīng)完全荒廢了,上文的科拉深鉆孔的照片就是普通人去拍攝的,通著地獄的孔不應(yīng)該周圍是層層守衛(wèi)么?怎么就這么扔在外面?

所以科拉深鉆孔就是一個(gè)單純的科研計(jì)劃,我們關(guān)注的是這個(gè)超級(jí)深鉆的科研成果,不要聽著那些道聽途說的鬼故事,那些基本上都是瞎扯。

糾正一個(gè)廣為流傳的錯(cuò)誤

↑網(wǎng)絡(luò)上廣為流傳的所謂“科拉深鉆孔”的照片↑

上圖是網(wǎng)上廣為流傳的所謂科拉深鉆孔的照片,但是剛剛已經(jīng)放了照片,科拉深鉆孔只是一個(gè)非常非常小的鉆孔而已,根本不是上圖的樣子。上圖實(shí)際是西伯利亞的一處鉆石礦井,又被稱為鉆石城,在這里。

根據(jù)《國家地理》網(wǎng)站的介紹:

The massive Mir mine has a diameter of almost 1.5 kilometres and is 525 metres deep.

這處礦井的直徑為1.5公里,深度為525米,盛產(chǎn)鉆石,但是跟科拉深鉆孔一點(diǎn)關(guān)系都沒有。

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