我们挖过的最深的洞老胡说科学

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北极圈深处的科拉半岛的湖泊,森林,雾气和雪可以使俄罗斯的这个角落看起来像一个童话般的场景。然而,在自然之美中矗立着一个废弃的苏联科学研究站的废墟。在摇摇欲坠的建筑物中间是一个沉重的,生锈的金属帽嵌入混凝土地板中,由一圈厚厚且同样生锈的金属螺栓固定。

据一些人说,这是地狱的入口。

这是KolaSuperdeepBorehole,是地球上最深的人造洞,也是地球上最深的人造点。40,英尺深(12.2公里)的建筑非常深,当地人发誓你可以听到地狱中受到折磨的灵魂的尖叫声。苏联人用了差不多20年的时间才钻到这里,但是当这个项目在后苏联时期的俄罗斯陷入混乱之后,钻头仍然只有通过地壳到地球地幔的三分之一。

苏联人的超深井并不孤单。在冷战期间,超级大国有一场比赛尽可能深地钻入地壳-甚至到达地球本身的地幔。现在日本人想要去。

“这是在铁幕开始钻井时的时候,”国际大陆科学钻探计划的UliHarms说道,他是一名年轻的科学家,他在德国竞争对手Kola钻孔工作。“我们之间肯定存在竞争。其中一个主要动机是俄罗斯人根本不对他们的数据开放。

“当俄罗斯人开始钻探时,他们声称他们已经找到了自由水-大多数科学家都不相信这一点。西方科学家之间曾经有过共同的理解,认为地壳在5公里处非常密集,水不能透过它。“

“[新]项目的最终目标是获得现有的地幔实际生活样本,”日本海洋地球科学局项目经理SeanToczko说。“在像阿曼这样的地方你可以找到靠近地表的地幔,但那是数百万年前的地幔。

钻孔位于俄罗斯北部科拉半岛的野外

“这是生活恐龙和化石恐龙骨之间的区别。”

如果地球就像一个洋葱,那么地壳就像地球上的薄皮。它只有25(40km)英里厚。除此之外,还有英里深的地幔以及地球中心以外的地幔。

像太空竞赛一样,探索这个未知的“深度前沿”的竞赛展现了工程实力,尖端技术和“正确的东西”。科学家们前往没有人去过的地方。这些超深井眼可供应的岩石样本对于科学来说可能与美国国家航空航天局从月球带回来的任何东西一样重要。唯一的区别是这次美国人没有赢得比赛。事实上,没有人真的这样做过。

苏联人于年开始在北极圈进行演习

美国已经开启了第一次探索深海边境的演习。在20世纪50年代后期,美妙的美国杂项协会提出了第一个深入到地幔的严肃计划。社会转型饮酒俱乐部是一个非正式的团体,由美国科学界的主要灯光组成。他们穿过地壳钻到地幔的裂缝称为Mohole项目,将地壳与地幔分开。

由小说家约翰斯坦贝克观察的美国探险队决定在墨西哥瓜达卢佩附近的太平洋海底进行短途切割,而不是钻一个非常非常深的洞。

在海底钻探的优势在于地球的地壳更薄;缺点是地壳最薄的区域通常是海洋最深的地方。

钻孔仍然存在-但入口已被焊接关闭苏联人于年开始在北极圈进行钻探。最后,年,德国大陆深钻探计划(KTB)在巴伐利亚开始-最终钻探到5.6英里(9公里)。

与登月任务一样,问题在于这些探险成功所需的技术必须从头开始发明。

当年Mohole项目开始钻入海底时,石油和天然气的深海钻探仍然遥远。目前还没有人发明过动态定位等基本技术,这使得钻井船能够保持在井上的位置。相反,工程师不得不即兴发挥。他们沿着钻船的两侧安装了一个螺旋桨系统,使其在钻孔上保持稳定。

在尼尔·阿姆斯特朗登上月球的两年前,美国国会取消了Mohole项目的资金,当时成本开始失控

德国工程师面临的最大挑战之一是需要钻一个尽可能垂直的孔。他们提出的解决方案现在已成为世界石油和天然气领域的标准技术。

“俄罗斯人的经验显而易见的是,你必须尽可能垂直钻孔,否则会增加钻孔的扭矩和钻孔中的扭结,”UliHarms说。“解决方案是开发垂直钻井系统。这些现在是行业标准,但它们最初是为KTB开发的-它们的工作时间直到7.5kms(4.7英里)。然后在最后1.5-2km(.9到1.25英里)的距离,这条洞离开垂直线近米。

德国人在年开始了他们自己的超深井项目“我们试图在90年代初期或80年代后期利用一些俄罗斯技术,当时俄罗斯变得更加开放,并愿意与西方合作,”他补充说。“不幸的是,不可能及时获得设备。”

然而,所有这些探险都以一定程度的挫败感结束。有错误的开始和阻塞。然后,他们的机器遇到了地下深处的高温,成本和政治-所有这些都使科学家的梦想深入钻探,打破了最深洞的记录。

在NeilArmstrong登上月球的两年前,美国国会取消了Mohole项目的资金,当时成本开始失控。他们能够提供的几米玄武岩的成本约为万美元(万英镑)。

当荷兰艺术家乐天Geevan放下她的麦克风保护下来的德国钻孔保护罩时,它发出一声深沉的隆隆声,科学家无法解释

然后是KolaSuperdeepBorehole的转弯。年,当温度达到℃(°F)时,钻井停止。这是该深度预期的两倍,钻井深度不再可能。在苏联解体后,没有资金为这些项目提供资金-三年后整个工厂被关闭。现在这个荒凉的地方是冒险游客的目的地。

德国钻孔已经幸免于其他人的命运。巨大的钻机仍在那里-今天是一个旅游景点-但今天起重机只是降低了测量仪器。该网站实际上已成为这个星球的天文台-甚至是一个艺术画廊。

当荷兰艺术家乐天Geevan放下她的麦克风保护下来的德国钻孔保护罩时,它发出了一种深沉的隆隆声,科学家们无法解释,这种隆隆声使她“感觉非常小;这是我生命中第一次活着的这个大球变得生动起来,听起来令人难以忘怀,“她说。“有些人认为这听起来像是地狱。其他人认为他们可以听到地球呼吸。“

“计划在那里比苏联更深入地钻探,”哈姆斯说,“但是在我们拥有的时间里,我们甚至没有达到10公里(6.25英里)的允许阶段。然后,我们钻井的地方比俄罗斯人的地方要热得多。很明显,我们要更加深入了解它将变得更加困难。

“到那时,它也是德国的90年代初期,没有任何好的论据来筹集额外的资金来进一步深化,因为德国的统一花费了这么多钱。”

很难不摆脱对地球地幔的竞争是着名小说“地球中心之旅”的更新版本的感觉。虽然科学家们不希望找到一个充满恐龙的隐藏洞穴,但他们确实将他们的项目描述为“远征”。

“我们认为这是一次远征,因为它在准备和执行方面确实需要一些时间,”哈姆斯说,“而且因为你真的要进入无人区,以前没有人去过,那就是今天真的不寻常。

关于这些任务的事情是它们就像行星探索-达蒙特哈格

“你总会在那里找到让你感到惊讶的东西,特别是如果你进入一个非常深的地壳区域。

“如果我们谈论KTB或KolaSuperdeep,那么在钻探开始时,项目目标背后的理论已经有30到40年的历史了。”

“这些任务的关键在于它们就像行星探测一样,”南安普顿大学南安普顿国家海洋学中心海洋与地球科学学院地球化学教授DamonTeagle说道,他一直积极参与新日本人项目。“他们是纯粹的科学事业,你永远不知道你会发现什么。

“在洞[由深海钻探工程(DSDP)和海洋钻探计划(ODP)钻探的一个洞],我们是第一个看到完整的海洋地壳。以前没人接受过。这真的很令人兴奋。总会有惊喜。“

自20世纪90年代初以来,KolaSuperBorehole遗址一直处于废弃状态今天,“M2M-MoHoletoMantle”是国际海洋探索计划(IODP)最重要的项目之一。与最初的Mohole项目一样,科学家们正计划钻探海底只有6公里(3.75英里)深的地壳。10亿美元(7.75亿英镑)超深钻探项目的目标是在人类历史上第一次恢复原位地幔岩石。

“要做到这一点将是一项了不起的事情,需要日本的巨大承诺,”参与该项目的Teagle说。

尽管该项目非常重要,但是大约20年前,Chikyū的巨型钻探船正在建造这个项目。Chikyū使用GPS系统和六个可调节的计算机控制的喷气机,可以改变大型船舶的位置,只需50厘米(20英寸)。

日本海洋地球科学局项目经理SeanToczko说:“我们的想法是,这艘船能够接触并继续50年前原始Mohole项目开始的工作。”“超深井在告诉我们厚厚的大陆地壳方面取得了很大进展。我们要做的是了解更多关于地壳-地幔边界的信息。

这些探险活动非常昂贵-因此难以重复-UliHarms

“主要的关键点是有三个主要的候选站点。其中一个在哥斯达黎加附近,一个在巴哈附近,一个在夏威夷附近。“

每个站点都涉及到海洋深度,距离钻井现场的距离以及岸上基地需求之间的折衷,这可以支持每天24小时,每天24小时的海上作业。“可以建立基础设施,但这需要时间和金钱,”Toczko补充道。

“最终,这确实是一个成本问题,”哈姆斯说。“这些探险活动非常昂贵-因此很难重复。它们可能花费数亿欧元-实际上只有一小部分用于地球科学,其余的将用于技术开发,当然还有操作。

“我们需要鼓舞人心的政治家们来谈谈这些探险的价值。”




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