摘要:1970年,苏联在科拉半岛动手挖了一个洞,说是要“直通地心”。但24年后,他们停在了12262米的地方,而这还没挖到地壳的一半呢。为何停了,是设备不行,预算没了,还是地球太可怕?
1970年,苏联在科拉半岛动手挖了一个洞,说是要“直通地心”。但24年后,他们停在了12262米的地方,而这还没挖到地壳的一半呢。为何停了,是设备不行,预算没了,还是地球太可怕?
这场疯狂的钻探,发生在冷战最激烈的年代。
1970年5月24日,苏联科学家在北极圈内的科拉半岛动工,打的不是油井,也不是军事地堡,而是一口直通地心的深井,代号:科拉超深钻孔。
他们选址在摩尔曼斯克州,因为这里靠近北冰洋,地质结构稳定、板块活动较弱,理论上最适合“往地心钻”。
从1970年到1994年,这口井整整挖了24年,花费超过1亿卢布(相当于今天几十亿人民币),最终钻到了12262米,至今仍是人类打下的最深垂直人工孔洞——比珠穆朗玛峰还高出600多米。
那么当时苏联到底想钻到哪?其实他们的目标很明确:穿透地壳,抵达地幔。
而地壳和地幔之间,有一道至关重要的“界线”,叫:莫霍洛维奇不连续面。
这个名字听着拗口,其实是为了纪念发现它的克罗地亚地震学家——安德里亚·莫霍洛维奇。他在1909年通过分析地震波传播速度的突变,首次指出:大约在地下5~70公里处,存在一个速度突然加快的“界面”,它的上面是地壳,下面是地幔。
从地震学角度来看,莫霍洛维奇不连续面是地球第一层“真正变脸”的地方。穿过它,材料密度、弹性、温度,甚至化学成分都会发生剧烈变化。
这就是苏联科学家拼了24年也要钻下去的原因:莫霍洛维奇不连续面不仅是地球的“第一道门”,也是人类第一次触碰地幔的唯一入口。
这场钻探真正的敌人,并不是机器,而是地球本身。
科学家原本根据地震波和地温梯度模型预测,钻到1万2千米,温度大概不会超过100—120°C。他们的设备、金属钻头、润滑系统,也都是按照这个标准设计的。
但现实完全超出预期。
当钻头深入到11000米之后,探测数据显示,地层温度已经突破了180°C,在最深处甚至达到了212°C。这意味着,原本认为“还能再往下挖”的计划,直接撞上了热障墙。
这种高温带来的后果,不只是机器发热、润滑油蒸发,更严重的是:岩石变软了。
你以为越往下钻,岩石越坚硬?不是的,在2000米以下,岩石开始出现“塑性变形”,就像在钻一团正在冒泡的沥青。钻头一下去,岩石不是被切削,而是像泥一样缓慢流动,甚至会自动合拢封住钻孔。
这背后其实是“岩石流变性”的典型表现:在高压高温下,原本刚性的晶格结构会发生局部滑移、扩散蠕变,导致岩石从“脆性破裂模式”转变为“延性流动模式”。这意味着再锋利的钻头也无法“切削”岩石,而是陷入类似“推泥”的状态。
更糟糕的是,钻杆在这种环境下的受力变得极其复杂。温度升高导致金属疲劳、膨胀,钻头经常卡死、断裂,几次还发生了井口喷发事故。
当时苏联使用的高强度合金钻头在设计上可耐受约200°C的工作温度,并承受超过100兆帕的轴向压力,但在深地条件中,热应力、剪切力、腐蚀与材料疲劳叠加,仍然导致钻头平均使用寿命不足100小时。
不是苏联技术不行,而是那个深度的地球,好像不欢迎人类进去。
虽然没钻到地幔,但这口洞并不是白挖的。
在12262米以下,苏联科学家获得了大量前所未有的地质数据,彻底推翻了当时地球科学的许多假设。
他们发现地壳的岩石结构远比想象中复杂。原本以为在地壳深处会出现“花岗岩-玄武岩转换带”,但实际钻到这么深,依然全是花岗岩状结构。这说明地壳并不是层层分明,而是错综复杂、交错混杂。
而在数千米深处,他们首次发现了大量微小的水分子存在于矿物缝隙中,这种水不是地下水,而是被高压封存在岩石内部的“结构水”。这让科学家重新审视了地球内部“干燥”的假设。
结构水的存在,意味着高压环境下的水不仅不会蒸发,反而可能稳定存在于矿物晶体之间,对地壳传热、传导地震波的方式产生深远影响。
他们还在深层岩石中检测到了微弱的声波信号,听起来就像“地底在哭泣”。这并不是鬼故事,而是岩石在高温高压下释放出的应力波。不过这个现象当时被媒体夸张渲染,演变成了“地狱之门”的都市传说。
苏联科学家记录的这些数据,后来成为全球地球物理学教材中的核心材料,甚至被美国NASA、德国GFZ等机构引用参考。
说到底,科拉钻孔并没挖到地幔,但它打开了一个从未有人触碰过的世界,让人类第一次真正“摸到了地球的骨头”。
值得一提的是,苏联不是唯一想“挖穿地球”的国家。
早在1958年,美国就启动了一个代号“莫霍计划”的项目,目标是从海底直接打穿地壳,抵达地幔。他们选在了太平洋的瓜达卢佩岛附近海域,是因为大洋地壳更薄(平均约7公里),远比大陆地壳(平均30-50公里,如科拉半岛)更容易”触及“莫霍面。
他们一度在海底深处钻出了183米的岩芯样本,这在当时已经是技术奇迹。但到了1966年,项目因为预算超支、政治斗争和技术难题被迫中止,美国人只挖了几百米就放弃了。
相比之下,苏联的科拉钻孔坚持了24年,挖出了12公里,数据量远超美国。但也正因为这个项目庞大、复杂、烧钱、风险极高,它最终成为了冷战后被遗忘的“技术遗产”。
今天的科学界普遍认为,除非材料科学突破现有极限、主动冷却系统实现深地应用,否则想要在大陆地壳上打穿30公里以上仍属于“极难级”任务。
所以说,人类离“地心”还远着呢。
来源:半解智士