探索太空和在地上打洞哪個更難?答案是“上天難、入地亦難”。人類向太空發(fā)射的探測器,最遠已經(jīng)飛出了太陽系,離我們有兩百多億公里。而人類在地球上挖的最深的洞,還不到13公里。人類居住的地球的直徑是12742公里,地球內(nèi)部的最高溫度為6000℃以上,地殼的平均厚度為17公里,世界最深的井僅僅是地球直徑的千分之一。如果把地球比作一個蘋果,至今還沒有人咬破過這個蘋果的外皮。
為什么挖個洞這么難?動物不用工具就能打洞,我們?nèi)祟愑心敲炊嗤诰驒C、打井機、鉆機,為什么不能一直挖到地心去?其實,在地球上打洞這件事,難度可能超出你的想象。
一個洞是怎么打出來的呢?我們生活中會見到各種各樣的洞:裝修的時候,工人要用電鉆在墻上打洞;珍珠要想穿成項鏈,先要在上面鉆個眼;當(dāng)然還有今天人們用的地下水,也是通過在地上打一個洞得到的。
這些大大小小的洞,不論大小,不論深淺,挖起來的基本原理都一樣:找一個堅硬的鉆頭,不斷旋轉(zhuǎn)它,它就會把周圍的材料切碎,打出一個和自己直徑一樣大的洞。
換句話說,打洞這項工作,原本應(yīng)該豎直向下使勁,但是人類發(fā)揮自己的智慧,把它變成了一圈一圈地轉(zhuǎn)動鉆頭。生活中許多看似不可能完成的任務(wù),都是靠這種方式解決的。
比如,一根五厘米長的釘子,要想徒手按進木頭里,無論有多大的勁,也做不到;但如果加上一個螺旋形的紅酒起子,只要用不太大的力氣旋轉(zhuǎn)它,就可以成功。
給地球打洞,和把紅酒起子擰進軟木塞里,從基本原理上沒有太大區(qū)別。
但話說回來,打一個一米的洞很容易,打一個一萬米的洞可是難上加難。
現(xiàn)在世界上最深的洞在俄羅斯的西北角,臨近挪威,名字叫科拉超深鉆孔,它的垂直深度有12262米。
打這樣一個洞的難度在哪兒呢?
首先,它很長。打一口一萬米的井,就意味著你需要一個一萬米長的鉆桿。這么長的鉆桿即使能制造出來,誰能把它立在空中呢?
科學(xué)家們想到一個辦法:把鉆桿做成一根一根,先挖一根鉆桿的長度,然后再接一根新的鉆桿,這樣一邊挖一邊加長,直到把整口井鉆完。
遇到的第二個問題是,隨著洞越來越深,地下的水和巖石都會想把你剛鉆出來的洞擠垮。這是因為,地底無時無刻不存在著壓力,而且深度越深,壓力越大。
洞壁的巖石雖然堅硬,但在地底巨大的壓力下,也會像豆腐一樣被壓碎??茖W(xué)家們有兩個辦法來解決這個問題:一是在洞壁周圍加一圈鋼管和水泥,讓它變得更堅固;
二是在打洞的同時,不斷往里灌泥漿,讓井里也充滿壓力,就能和地底的巖石一決高下了。
不過,用鋼管和水泥加固洞壁又帶來了第三個問題:由于每一組新的鋼管只能從已經(jīng)在洞中的一組鋼管中間穿過去,這個洞會越挖越細。這就決定了我們不可能無休止地打一個洞。
科拉超深鉆孔在地面上的直徑有將近一米,到了井底,直徑就只有不到一個腳掌的長度了。
所以說,如果有人不幸掉進這個地球上最深的洞,他只能卡在洞的上部分,是沒有辦法掉到洞底的。
當(dāng)然,挖這么深的洞,其難點不僅是上述那些,主要包括以下幾點:
一是特深井地質(zhì)條件復(fù)雜,挖洞時間長、效率低,安全生產(chǎn)風(fēng)險大。
二是特深井普遍存在超高溫達260℃、超高壓達170兆帕,洞中所用的儀器及工具、泥漿、水泥漿及材料等面臨嚴峻挑戰(zhàn)。
三是地層壓力體系復(fù)雜,存在著井噴、漏失、井塌、卡鉆等復(fù)雜事故風(fēng)險。四是地層巖石堅硬難鉆,鉆井速度低,周期長。五是地層富含硫化氫、二氧化碳等高酸性流體,對鋼管及水泥造成嚴重腐蝕。
科拉超深鉆孔克服了上面提到的所有困難,但它仍然花了14年的時間。
粗略計算,一天才打了兩米多!這是因為大大小小的意外經(jīng)常發(fā)生,不是鉆桿斷了,就是被碎石頭卡住,要不就是水泥把井眼堵死了,每次這樣的事故發(fā)生,就要把整個鉆頭提到地面再重新組裝一次。
如果發(fā)生一次嚴重到重新組裝也沒有辦法挽回的事故,只能在原來的洞眼旁邊又打了一個新洞。
直到最后,科學(xué)家們也沒有打到他們預(yù)定的深度,15公里以上,而是在12公里多一點的地方就被迫停工了。
要接著打下去可不可以呢?也不是不行,其實最大的阻礙還是太貴了。
2010年,有科學(xué)家估計過,要把這個地球上最深的洞繼續(xù)挖下去,至少還要花幾十億盧布。
雖然科拉超深鉆孔停工了,人類探索地球的腳步卻不會停止。
已經(jīng)有科學(xué)家計劃著在海底打一個新洞,那里的地殼比陸地上薄得多,只要6千米就可以打穿。到那個時候,估計人類對地球的認識又會前進一大步。