50多年後才明白：為何當年蘇聯挖穿地球的夢想，無法進行下去？

在上世紀，美國和蘇聯停止戰爭後就進入了

冷戰期間

，但是兩國之間的矛盾仍舊沒有解決。

美蘇爭霸

於是沒法用武器說話之後，他們就開始

從科技方面較勁

。

那一時期，不管是上天的，還是下地的探索計劃就接踵而來了。

如果說在太空計劃上，蘇聯確實領先一步，在1957年就將人類

第一顆人造衛星送出地球

。

在1961年，就將宇航員

加加林

送入太空。

但是美國

將宇航員送到月球

的事實仍舊搶足了風頭，於是蘇聯又將苗頭指向了地下探索。

其實美國早在1958年就開啟了

“莫霍計劃”

，但是最終由於專案燒錢，並且帶不來什麼效益就放棄了。

第一顆人造衛星

所以蘇聯就在1970年開始了

“地球望遠鏡計劃”

，後來也被我們稱為“科拉超深鑽孔”，也就是探索地球內部。

然而這個幾乎至今並沒有完成，過了50多年我們才明白，為何當年

蘇聯挖穿地球的計劃

，無法進行下去？

地球內部結構

要了解蘇聯鑽探地下的計劃，我們首先要知道地球內部的結構如何。

1910年，克羅埃西亞地球物理學家、地震學家，

安德里雅·莫霍洛維奇

，正在新式地震記錄儀一起觀測地震。

安德里雅·莫霍洛維奇

次年10月，這臺儀器記錄了

巴爾幹半島庫勒巴山谷

的一次破壞性地震，結果意外發現，其中的一些地震波到達觀測站的時間比預計的早，於是他想到

地球的結構應該是分層的

。

因為從地球深處傳來的震波，會比從地殼傳播的震波速度更快，所以他認為，

最外層地殼的裡面，一定還覆蓋了一層堅硬的岩石

。

並且它們之間的界限十分明顯，後來人們根據更尖端的儀器基本證實了他的判斷，於是人們將其稱為

“莫霍面”

。

地震波在不同結構中的情況

後來地質學家們，根據這個情況，將地球內部結構從內到外，劃分為

地核、地幔和地殼

。

其中地核又分為

外地核與內地核

，在緻密的高壓下，內地核以固態的形式呈現，而位於4700公里的外地核，就在高溫下以液態形式呈現，此時的

地震波橫波

，根本無法透過。

往上到2800公里時，這一區域為

下地幔的底部

，為固態與液態共存的形式呈現，而在33-980公里的上地幔，物質在高溫下出現熔融狀態。

地球結構

而再往上，在0-33公里的地方，就是

地殼的位置

，以固態形式呈現。

但是即便推算出了這些資料，我們對這個介面的詳細構造仍舊不太清楚。

所以或許是出於好奇，

美國率先開啟了鑽探計劃

，在其失敗後，蘇聯也緊隨其後。

蘇聯鑽孔計劃

1970年，蘇聯將鑽探計劃的位置設定在

科拉半島

，並且計劃鑽探深度至少超過15000米。

科拉半島

但是這個鑽探計劃前後持續了大約19年，直到今天其垂直深度記錄也只是位置在

12262米

。在鑽探過程中，最重要的就是鑽機技術。

因為地殼是一層

十分堅固的岩石

，其主要由含鐵鎂的矽酸鹽岩石構成，

鑽頭在高溫摩擦下

，很容易變形罷工。

除了鑽頭的作用外，蘇

聯選取的位置

也很加分。

科拉半島位於蘇聯西北部，其中絕大部分位於北極圈中，分佈著大量

凍土

。

凍土

並且根據勘察，這裡的

上地層年代久遠

，所以更容易發現原始地球的地質構造。

鑽探過程

最初鑽探時，蘇聯使用的是

烏拉爾馬什-4E

研發的油井鑽井，透過改造後，可以深入地下

7000

米。

但是它的鑽頭效果並不好，於是蘇聯設計了一款可以深入地下15000米的

烏拉爾馬什-15000 系列鑽機

。

即便這樣的配置已經十分強大了，在

1974年投入使用

後，仍舊鑽探得十分困難。

烏拉爾馬什-15000 系列

一次也就鑽100米

，並且為了防止鑽頭髮熱嚴重，還需要為其加水降溫。

在鑽探到大約9500米深度的時候，他們竟然發現了一個含有

鑽石和黃金

的地層。

其中的黃金含量幾乎達到

80克/噸

，是一般金礦含量的20倍左右。

如果當時蘇聯能夠將這些黃金帶出來，那簡直可以發一筆巨大的橫財，因為一般含金量達到4克/噸的金礦層就已經具有商業開採價值了，而地球表層

幾乎很少發現含金量超過10克/噸的礦層。

黃金

但是現實殘酷，他們

並不擁有這樣的採礦技術

。

1983年，

鑽探深度終於達到12000米

。

次年，當烏拉爾馬什-15000 鑽機才繼續鑽探了66米，但是此時的溫度已經達到200多℃，

鑽頭幾乎要被熔化其中

。

果不其然，當鑽頭接近一個

5米長的鑽柱

時，極高的溫度使得鑽柱變形，卡在鑽孔中，導致鑽探工作不得不停滯。

但是蘇聯並沒有放棄，他們耗費6年時間，

又往地下深入了200多米

。

鑽井過程

但是後來礙於資金壓力，此次計劃仍舊被迫停止，直到2008年，

科拉超深鑽孔才被金屬帽蓋住

。

無法進行的原因

不過，令人感到好奇的是，儘管鑽探過程艱難，但是為何前12000米，能夠在13年內完成，而最後幾年

為何沒辦法完成計劃中剩下的3000米呢

？

溫度限制

首先，鑽探使用的材料受到了嚴重的限制，儘管在理論上，

蘇聯發明的鑽頭可以深入15000米

。

工人鑽探過程

但總體使用的材料還是由鋼管組成，這種金屬並非天然形成，而是由

碳和鐵

按照一定的比例，複合形成的。

按理說，鋼材的熔點在1500℃左右，比鐵的熔點要高，而地下的溫度，即便在10000多米時，也僅有200多℃。

在這樣的溫度下，應該可以順利地完成鑽探才對，但是我們忽略了

鋼材和岩石摩擦產生的溫度，以及鑽頭本身的承受能力

。

當鑽探達到2000米的時候，鑽頭受到了嚴重的摩擦，並且在高壓的作用下，溫度可以達到100℃。

鑽井現場

此時它的結構已經沒有很穩定了，

鑽頭會隨著深度的增加逐漸變軟

。

如果溫度超過300℃，

鑽頭就會變形嚴重

，難以工作，達到500℃時，更是會直接報廢。

技術限制

其次就是技術限制，整個鑽探過程，需要將

鑽頭和鋼管

進行連線。

但是鋼管的長度

沒有辦法無限增加

，一般200多米的單節鋼管在當時難以製造，並且運輸也受到限制。

鑽探使用的鋼管

所以隨著鑽探的深度增加，蘇聯就只能採用

多節鋼管

進行連線，然而一旦深度

超過3000米

，這種方式連線的管道就無法垂直。

所以後來的鑽探過程，鋼管都處於不斷搖擺中，

鋼管的彎曲會削弱大部分扭矩

，使得傳遞到鑽頭上的力量被大幅削弱，所以十分艱難。

資金限制

再一點就是資金限制，美國之前的

“莫霍計劃”

就是因為專案燒錢才結束的，而蘇聯此次的計劃也沒有準備太多的預算。

蘇聯鑽探環境

並且他們也沒有想到，這12000多米的距離，竟然會那麼耗費鑽頭，生產鑽頭的速度可能都趕不上報廢的速度，

花費的成本更是巨大無比

。

所以後來在技術、資金和

地球本身

的限制下，蘇聯挖穿地球的計劃就徹底停止了。

不過，這一記錄始終被他們保持著，如今被吉尼斯世界記錄收錄為

“對地球的最深滲透”

。

即便後來卡達的沙欣油田，

鑽井深度達到12289米

，但因為不是垂直打孔，所以無法取代科拉超深鑽孔。

被塵封的科拉超深鑽孔

如今我國在

科學鑽探計劃

上，其實也有很大成就，陸續申請了青海鑽探工程、科鑽一井和科鑽二井等大陸鑽探工程。

其中

松科二井

更是在2018年，鑽井深度達到

7018米

，創造了亞洲記錄。

未來我們還會繼續在這方面探索，因為這或許可以為

研究地球氣候系統在溫室氣候條件下演變機制

找到新證據。