如果將地球比作雞蛋,那么地殼、地幔、地核分別對(duì)應(yīng)蛋殼、蛋清、蛋黃。地殼平均厚度為1.5 萬米,與地球半徑相比微不足道。地殼與地幔分界為“莫霍面”,在大陸之下30~40 千米,在大洋之下6~7 千米。莫霍面對(duì)人類生存影響重大,打穿莫霍面,有助于深入了解地球內(nèi)部的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、物化性質(zhì)、演化規(guī)律等,對(duì)地震預(yù)測(cè)、礦產(chǎn)資源勘探等領(lǐng)域具有重要意義。地質(zhì)學(xué)家正為實(shí)現(xiàn)“穿透莫霍面、進(jìn)入上地?!钡膲?mèng)想而努力。
將目光轉(zhuǎn)向深海
3 月4 日,我國(guó)首口設(shè)計(jì)井深超萬米的科學(xué)探索井——中國(guó)石油塔里木油田深地塔科1 井,鉆探深度突破1 萬米,成為世界陸上第二口、亞洲第一口垂直深度超萬米井,標(biāo)志著我國(guó)自主攻克了萬米級(jí)特深井鉆探技術(shù)瓶頸,深地油氣鉆探能力及配套技術(shù)躋身國(guó)際先進(jìn)水平。這口陸地鉆井雖然打到了萬米,但是距離莫霍面依然有一定距離。
研究表明,深地巖石的密度和溫度會(huì)隨著鉆探深度增加而上升,鉆孔深度越深,鉆探技術(shù)難度越大、成本越高。多數(shù)情況下,洋殼的厚度為5 000~8 000 米,深海海底是離地球內(nèi)部最近的地方。如果能在大洋上實(shí)施鉆探,會(huì)大大增加打穿莫霍面的概率。
近半個(gè)世紀(jì)以來,人類對(duì)深海研究的投入越來越大, 大洋鉆探船就是其中之一。
攻克56 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)
“夢(mèng)想”號(hào)是我國(guó)首艘自主研制的大洋鉆探船,具有全球最先進(jìn)的鉆探系統(tǒng),總噸位約33 000 噸,總長(zhǎng)179.8 米,寬32.8 米,穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度按16 級(jí)臺(tái)風(fēng)海況安全要求設(shè)計(jì),在滿載180 名船員的情況下,可連續(xù)在海上工作120天,續(xù)航里程達(dá)27 780 千米。船上全面覆蓋信息化技術(shù),不僅具備全球海域無限航區(qū)作業(yè)能力,還是全球唯一一艘具備11 000 米鉆探能力的科考鉆探船,未來主要承擔(dān)國(guó)家重大科技項(xiàng)目和國(guó)際大洋科學(xué)鉆探任務(wù)。
“夢(mèng)想”號(hào)開展了56 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),突破了10 余項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)國(guó)際首次、首創(chuàng)。它配備了全球規(guī)模最大、功能最全的船載實(shí)驗(yàn)室,設(shè)有包括基礎(chǔ)地質(zhì)、古地磁、無機(jī)地球化學(xué)、有機(jī)地球化學(xué)、微生物、海洋科學(xué)、天然氣水合物、地球物理、鉆探技術(shù)在內(nèi)的九大功能實(shí)驗(yàn)室。它還建有世界一流的磁屏蔽室及超凈實(shí)驗(yàn)間,可以進(jìn)行精準(zhǔn)、誤差極小的磁學(xué)實(shí)驗(yàn)和生物、化學(xué)等實(shí)驗(yàn)。
它擁有全球規(guī)模最大、最先進(jìn)的科考船綜合信息化系統(tǒng),采用超融合、云服務(wù)、數(shù)據(jù)中臺(tái)、數(shù)字孿生等關(guān)鍵技術(shù)。在環(huán)保節(jié)能方面,它能節(jié)約能耗超過15%,配備了全球首創(chuàng)的泥漿自循環(huán)系統(tǒng),可以把碎屑帶上來的同時(shí)實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用,既綠色環(huán)保,又節(jié)省成本。
“夢(mèng)想”號(hào)具有油氣鉆探和大洋科學(xué)鉆探兩大作業(yè)模式,其中深水無隔水管泥漿循環(huán)系統(tǒng)由我國(guó)自主研制,在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從無到有的突破,這意味著從海上鉆穿莫霍面到達(dá)地幔的科學(xué)夢(mèng)想有了實(shí)現(xiàn)的可能。
有望率先打開“地心之門”
“夢(mèng)想”號(hào)目前在廣州市南沙區(qū)珠江口進(jìn)行設(shè)備調(diào)試和內(nèi)裝實(shí)驗(yàn)室的安裝工作,不久將完成試航驗(yàn)證,并于年底前交付使用。“夢(mèng)想”號(hào)正式運(yùn)營(yíng)后獲取的巖心樣品是開展海洋研究的重要材料,可以幫助科學(xué)家探究海洋環(huán)境演化、解讀地球內(nèi)部奧秘。
截至目前,人類在應(yīng)對(duì)“上天、入地、下海”三大科技挑戰(zhàn)中,“入地”的成績(jī)稍差。相對(duì)于地球半徑,最深的鉆井還不及其千分之二。大洋鉆探既下海又入地,面臨的是雙重挑戰(zhàn),被譽(yù)為海洋科技領(lǐng)域的“皇冠”,是深海探測(cè)領(lǐng)域難度最大、最為關(guān)鍵的核心能力,是海洋大國(guó)的實(shí)力象征?!皦?mèng)想”號(hào)具有國(guó)際領(lǐng)先的大洋科學(xué)鉆探能力,成為支撐海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)和保障國(guó)家能源安全的核心利器,有望率先打開“地心之門” ,實(shí)現(xiàn) “打穿莫霍面、進(jìn)入上地幔”的科學(xué)夢(mèng)想。
(責(zé)任編輯:陸艷)