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(chuàng)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(xiàng)工程紀(jì)錄。
地下越深,考驗(yàn)越猛
如果把地球比作一個(gè)“剝洋蔥”實(shí)驗(yàn),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(jīng)深入地殼深處,接近地殼與地幔的交界地帶。
在這里,環(huán)境極端而陌生,溫度可能高達(dá)300攝氏度,在地?zé)峄钴S區(qū)甚至達(dá)到500攝氏度,足以讓很多金屬熔化。這使得鉆探設(shè)備的材料選擇成為一項(xiàng)巨大挑戰(zhàn)。與此同時(shí),這些區(qū)域壓力之大,相當(dāng)于整個(gè)珠穆朗瑪峰的重量集中在一個(gè)鉆頭上,稍有不慎,鉆桿就可能直接被壓扁。這種極端條件對(duì)鉆探設(shè)備提出了嚴(yán)苛要求,必須使用耐高溫合金、抗壓結(jié)構(gòu)材料,并配備高效冷卻系統(tǒng),否則設(shè)備很快就會(huì)報(bào)廢。
僅僅解決溫度和壓力問題還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)也是巨大的挑戰(zhàn)。地球深處的巖層并不均勻,它們經(jīng)過億萬年的地質(zhì)變動(dòng),有些堅(jiān)如磐石,有些則脆弱不堪。比如,花崗巖極其堅(jiān)硬,需要強(qiáng)大的鉆頭才能破開。沉積巖卻像一塊松軟的蛋糕,稍有震動(dòng)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(qū)域,可能會(huì)引發(fā)井噴、氣體泄漏甚至地質(zhì)災(zāi)害??茖W(xué)家鉆探前,必須進(jìn)行地震波探測和地層分析,確保不會(huì)一頭扎進(jìn)危險(xiǎn)區(qū)域。而且,高溫高壓下的巖層可能像橡膠一樣發(fā)生塑性流動(dòng),即使成功鉆出一個(gè)深井,時(shí)間一長,井壁可能因?yàn)橹車鷰r層的擠壓逐漸閉合,甚至吞沒測量設(shè)備,使得采集到的數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定,防止設(shè)備損壞,以及讓數(shù)據(jù)長期存儲(chǔ)并可持續(xù)監(jiān)測。事情這么難,為什么還要去做?
對(duì)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(yùn)藏著大量石油和天然氣,也儲(chǔ)存著鈷、鎳、鋰等稀有金屬,廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、電動(dòng)汽車、電池、航天設(shè)備等高科技產(chǎn)業(yè)。特別是鋰礦,作為電池制造的核心材料,正成為新能源產(chǎn)業(yè)爭奪的焦點(diǎn)。
" 除了已知的資源外,科學(xué)家推測,地球深層可能還藏有尚未發(fā)現(xiàn)的礦物和氣體,甚至是未來能源的新載體。這源于現(xiàn)在人類對(duì)地下新能源的認(rèn)知。例如,“可燃冰”是一種富含甲烷的冰狀物質(zhì),長期穩(wěn)定存在于海底或永久凍土層的高壓低溫環(huán)境中,被認(rèn)為是未來可能替代化石燃料的新能源。如果能安全開發(fā),它或許會(huì)改變?nèi)蚰茉锤窬帧?/p>
" 地?zé)崮芤脖徽J(rèn)為是最有潛力的清潔能源之一,科學(xué)家在冰島、新西蘭、美國等地發(fā)現(xiàn)了豐富的地?zé)豳Y源,可為城市提供長期穩(wěn)定的電力和熱能。相比石油和天然氣,地?zé)崮懿粫?huì)排放二氧化碳,也不會(huì)枯竭,因此被視為未來能源危機(jī)的解決方案。
如果說地下蘊(yùn)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(rèn)知??茖W(xué)家在礦井、水井、油井等地下極端環(huán)境中發(fā)現(xiàn)了一些特殊微生物。它們不依賴陽光,而是通過化學(xué)反應(yīng)獲取能量,甚至能在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、缺氧等條件下存活。
生命的堅(jiān)韌遠(yuǎn)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(shí)上,科學(xué)家在火星、木衛(wèi)二、土衛(wèi)六等天體上發(fā)現(xiàn)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(huán)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(duì)人類來說幾乎是一個(gè)遙不可及的領(lǐng)域。隨著科技的不斷進(jìn)步,許多曾困擾科學(xué)家的難題逐漸被攻克。現(xiàn)在,人類已經(jīng)具備了更先進(jìn)、更高效的深地鉆探技術(shù),讓“進(jìn)入地球深處”不再只是科幻電影里的情節(jié)。而且,鉆探技術(shù)還可能迎來更多突破:“量子探測技術(shù)”或許能像“透視眼”一樣掃描地下構(gòu)造,提前找到最佳鉆探路線;甚至,有科研人員設(shè)想,未來的“地幔探測器”能真正進(jìn)入地球內(nèi)部,揭開地幔和地核的神秘面紗。
對(duì)自然的探索可以概括為上天、入地、下海、登峰。人類已經(jīng)在月球上插下旗幟,但在地球內(nèi)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(diǎn)——俄羅斯的奧多普?qǐng)D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(jìn)了不到0.2%。
" 地底世界之于人類相當(dāng)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(duì)未知的再一次征服。而終點(diǎn),或許比我們想象得更加宏大。
(摘自《看天下》張雪瑩)□