深度达到11100米,中国开挖世界最深钻孔,到底要找些什么?

星空承载梦想 2024-03-22 09:11:20
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根据科学家的研究得出,我们的地球诞生于46亿年前,也就是太阳系诞生初期,当时整个宇宙中存在着一个巨大的气体和尘埃云,称为原始星云,原始星云是由恒星爆炸产生的物质和宇宙尘埃组成的,它的直径可能达到几百光年,在原始星云中,由于各种原因,可能是一颗恒星的爆炸或者两颗恒星的碰撞,星云开始发生了一系列扰动,这些扰动导致星云内部的某些区域开始聚集更多的物质,形成了一些致密的区域,称为分子云核,分子云核中的物质继续聚集和坍缩,形成了一个旋转的盘状结构,称为是原始星盘,原始星盘的中心聚集了大量的物质,最终形成了太阳,而原始星盘的其余部分是由气体和尘埃组成,继续围绕太阳转动,根据科学家的计算得出,太阳的质量占到了太阳系总质量的百分之99.86。

剩下的八大行星和其它物质占到了太阳系总质量的百分之0.14,从占比上我们就能够看出太阳的质量是非常大的,在太阳系的八大行星当中,地球是唯一一颗诞生了生命的星球,生命的出现给地球增添了很多色彩,尤其是人类出现以后,解开了地球上很多的奥秘,目前科学家正在积极的研究地球内部的奥秘,我们对于地球内部的认识,是冰冷,坚硬的土地,但实际上并非如此,地球内部实际上非常炎热,热到足以融化岩石。根据目前的认识,地球分为大气层,地壳层,地幔层,以及内外地核。其中我们生活在地壳层。如果我们把地球看作是一个鸡蛋的话,那么地壳层就是薄薄的一层蛋壳。地球内核的环境非常恶劣,温度远超5000℃,压强大约是330万至360万个标准大气压,这个环境有多恶劣呢?

就这么说吧,地核的主要成分是铁,而铁的熔点是1538℃,在标准大气压下5000摄氏度的高温足以将铁融化。而330万至360万个标准大气压的压强,又能将铁压缩成固体。由于内核的温度非常高,以至于地心内核的温度也非常高,但因为压强没有内核高,所以地心外核是以熔融状态的形式。而地幔层紧挨着地核,温度也是非常高的,其厚度约2850千米,占地球总体积的82.3%,占地球总质量的67.8%,是地球的主体部分。通过地震波横波的事实看整个地幔,它主要由固态物质组成。上地幔由相当于超基性岩的物质组成,其主要的矿物成分可能为橄榄石,有一部分为辉石与石榴子石,这种推测的地幔物质被称为地幔岩。因此,它成为岩浆的主要源地之一。下地慢的平均密度为千克每立方米。下地幔经受着强大的地内压力作用,使得存在于其中的橄榄石等矿物分解成简单的氧化物。

曾经苏联和美国都进行过深钻孔项目,目前世界上最深的人造钻孔是苏联于1970年开始的科拉超深钻孔,深度达到了12262米,看到这里,相信很多人都会产生一个疑问,为什么苏联要进行挖掘?其实在上世纪70年代的时候,苏联和美国爆发冷战,在二战结束之后,美国和苏联各自为营,开始了一场美苏争霸,这段时间内,苏联和美国想在各个方面都一较高下,当时美国的科技发展要比苏联快很多,毕竟阿姆斯特朗登月照片轰动全球,这对苏联来说打击很大,既然航空能力比不上美国,那么就从地球内部入手,于是苏联开始了挖地计划,被称为是科拉超深钻孔,美国听到该消息后不甘落后,马上在克拉荷马州组建队伍同苏联竞争,大家看谁先把地底挖穿。

为了实现其定下的“垂直向地心挖掘一万五千米”的目标,苏联花费了五年时间来制定挖掘方案,以及准备相应的设备设施和技术人员。最终,挖掘地点选择在了佩琴加地区,因为该区域位于“波罗的地盾”范围,是欧洲大陆最大的地盾区。而地盾区最大的特点,便是沉积物较少,挖掘难度相对较小,并且地质构造相对古老,也更具有研究、钻探价值。除此之外,苏联还组织了近万名科学家参与这次挖掘工程,在挖掘现场周围,新建了多个实验室,用来实现就地挖掘,就地取材,就地研究,在挖掘过程中,苏联科学家们和工程师发挥了高超的技术水平和智慧,使得科拉深孔的深度很快就达到了惊人的7000米,当钻探深度达到9500米时,钻头钻进了一个含有黄金和钻石的地层。

经分析表明,金含量居然高达80克/吨。要知道金含量达到4克/吨的金矿层就具有商业开采价值,地球表层中很少能找到金含量超过10克/吨的矿层,这里简直就是金子的宝藏。到了1983年,这个钻井的深度就达到了12000米,但随后,钻探工作开始陷入停滞,最后的262米是在 1983-1993年间进行的,花了整整十年的时间。1994年,这项计划已经进行了20多年,但钻探工作却突然停止。停止钻进的官方理由是经费不足,该项目当时的深度已经挖到了12262米,突然停止钻进这一行为确实让人匪夷所思。对于苏联停止挖掘的说法有很多,有的人认为当时苏联在地球内部挖到了其它生命体,这些生命体和地球表面生存的生物是完全不同的,所以苏联不敢再往下挖了。

不过这也只是很多人的猜测,然而真相可能并不是这样,当时苏联科学家面临的第一个问题就是地球内部的高温,在钻探过程中,钻头不断受到高温的热熔伤害,使得钻孔进展非常缓慢,造成钻头温度过高的主要原因有两个:热传导和摩擦热,地球内部存在着高温的岩石和岩浆,这些高温物质通过传导热量和钻头接触,使得其温度快速上升,钻头在和地下岩石和矿物质碰撞时会产生摩擦热,这种摩擦热量也能够导致钻头温度升高,当时科学家用了很多办法来解决这个问题,比如说改良钻头结构,以提高抵抗高温的能力,他们在钻孔过程中注入冷却液体,这样能够吸收部分热量并且减缓钻头温度上升的速度。但是这些办法并没有起到很好的效果,随着钻孔的继续深入,钻头的温度进一步上升,达到了1000摄氏度以上的高温。

这个温度已经超出了目前技术能够承受的极限,除此之外,科拉超深钻孔还遇到了破裂带,破裂带是地壳构造界面中一种具有巨大能量释放的地质现象。它代表着地球内外部分的物理断裂和位移,是地球变动的记录。科拉超深钻孔的破裂带是指钻孔附近地壳发生的巨大断层,它使地壳发生破碎并导致断裂。这种情况使得科学家不得不停止挖掘,一直到现在都没有再次启动,所以关于这个项目的说法也是众说纷纭,然而我国目前也正在开展一项前所未有的挖掘挑战,计划钻到地球内部深度10000米以上,该项目被称为是新疆塔克拉玛干沙漠腹地深地塔科1井,该井位在新疆塔克拉玛干沙漠中心,距离最近的库尔勒市大约有300公里,设计深度达到了11100米,相当于11个珠穆朗玛峰的高度,是地球半径的百分之0.17。

和其他世界深钻孔项目相比,我国的万米深地钻孔有很明显的差异,首先其目的在于科学探索,而且深度超过一万米,远高于其它的项目,我国开展的深地科探井主要目的是探索地球内部的奥秘,并且寻找潜在的自然资源,这两个目标对于我国的科学发展和社会进步都有很大的意义,那么地球内部到底隐藏着哪些资源呢?根据科学家的研究发现,在地球以下160公里的地方,就有多达千万亿吨的钻石,相信很多人对钻石这个词并不陌生,对于我们来说,钻石是非常昂贵的,不过钻石的主要成分就是碳,碳在地球上并不罕见,罕见的是如何将碳转化为钻石,根据科学家的研究发现,钻石的形成需要高温和高压同时存在,其中温度需要在1100-1500摄氏度,压强需要在4.5-6Gpa,而地球内部正好满足这些条件。

科学家通过研究发现,在距离地球表面44-193公里处的地幔中,形成的钻石颗粒度比较小,在距离地球表面320-900公里,形成的钻石颗粒比较大,如果我国科学家能够钻到地下160公里的地方,那么就能够获取大量的钻石,除了钻石之外,地球内部还蕴藏着大量的金矿,根据科学家的研究发现,在地球内部还有60万亿吨黄金,地球内部的黄金并不是地球所产生的,而是来自地球外部,黄金和钻石不同,黄金是无法再生资源,黄金的形成需要超新星爆炸以及中子星的合并,地球上很多元素是来自于恒星的核聚变反应,因此人们又将恒星称为是“元素炼丹炉”,由于恒星内部一直在进行核聚变反应,所以实现了炼出原子序数更大原子的目标,只要恒星的质量足够大,就能够一直沿着元素周期表的顺序一直进行核聚变反应,直到铁原子核。

之所以到铁原子核之后就不再形成新的元素,是因为铁原子核是最稳定的原子核,铁原子核想要继续进行核聚变反应对能量的要求非常高,以至于铁原子核之后元素并不是通过恒星核聚变产生的,金元素在元素周期表上的顺序就比铁靠后,所以金的形成并不是通过恒星核聚变反应,而是通过超新星爆发以及中子星合并,这两种现象在宇宙中并不常见,但是它们会释放巨大的能量,催化核聚变反应继续进行,因此地球上的金元素就是通过这两种方式,其中大多数的金元素是通过中子星合并形成的,超新星爆发是恒星在生命周期末期发生的剧烈爆炸事件。当恒星核心燃料耗尽以后,无法抵抗自身引力的时候,就会发生引力坍缩,导致核聚变加速并释放出巨大的能量,使得恒星外层物质喷射到宇宙空间。

超新星爆发的类型。超新星爆发可以分为两类:核心坍缩型和燃烧不稳定型。核心坍缩型超新星爆发发生在巨大质量恒星(超过8倍太阳质量)的末期,其核心塌缩形成中子星或黑洞;而燃烧不稳定型超新星爆发发生在低质量恒星,核心的核聚变不能维持平衡,导致外层物质剧烈爆发。超新星爆发之后,金属元素被喷射到彗星、小行星上面,在地球早期的时候,大量的小行星和彗星撞击了地球,将这些元素留在了地球上,地球在刚形成之初,地球温度异常的高,以至于地球上的岩石等都被融化了,形成了熔融地球。在这种环境下,密度较大的物质会下沉,而密度较轻的物质则组成了地壳层,就这样,金子逐渐下沉到地球内部。

所以地球内部的稀有资源是非常丰富的,这也是很多科学家想要探索地球内部的原因,地球深部是地球科学最后一块未知的区域,通过深入钻孔,我们能够获取地球深部的岩石,流体和生物样本,以及地球深部的温度、应力和电磁等物理参数,不过在开挖万米深地科探井的过程中,需要面临很多技术难点,比如说高温高压环境:随着钻探深度的增加,地球深部的温度和压力呈急剧增加趋势,预计当钻探深度达到11100米的时候,地层温度降达到260摄氏度,压力将达到1100兆帕,这样极端的环境对于钻探设备和材料的耐受性提出了极高的要求,传统的钻探工具很难探索,为了克服这些问题,我国自主研发了一些列装备,为钻探提供了保障。

全球首台12000米特深井自动化钻机:这是专门为钻探万米特深井设计制造的钻机,也是世界上最先进的钻机之一。其优势和特点包括:

实现了钻探过程的全自动化,提高了效率和安全性。

实现了钻探参数的智能化调节,保证了稳定性和准确性。

实现了钻探设备的模块化组装,满足了钻探的灵活性。

高精度测井仪器:为钻探万米特深井研制的测井仪器,具有高精度和多项优势:

在高温高压环境下准确测量地层物理参数,为科学研究和资源评估提供可靠数据。

实时传输测量数据,为钻探提供及时指导。

在复杂的井身结构中灵活移动和定位,为钻探提供有效支持。

该项目的进展非常顺利,项目于2021年10月开始启动,经过两年多的钻探工作,到2024年2月,已经钻探到了10600米,距离设计深度只有500米,预计该项目会在2024年6月完全钻探,到时候我国将会创造一个世界纪录,成为世界上第二深的人造钻孔,仅次于苏联的科拉超深钻孔,而且在科学家钻探过程中,科学家已经获得了大量的地球深部数据,以及岩石、流体和生物样本,这些数据告诉了我们很多的新知识,比如说科学家发现了地球深部的新型地质结构,比如说深地断裂带。这种活跃的地质运动可能和地震和火山有关系,而且科学家还了解了地球颞部的基本特征,这有助于我们理解地球的内部运动结构。不过这个深度也仅仅是地球的皮毛。

这个深度连地壳都没有挖穿,不过即使人类拥有能够将地球挖穿的技术,人类也不可能那样做,毕竟地球是我们赖以生存的家园,如果将地球挖穿,可能会给人类带来毁灭性的灾难,毕竟地球内部的岩浆会喷涌出来,而且科学家认为,地球内部的磁场可能和内部的液态金属有关系,磁场对于大气层来说非常重要,磁场能够牢牢地抓住地球大气层,使得地球大气层不会被太阳风吹散,大气层能够抵抗宇宙中的各种辐射和太阳光的紫外线,如果没有大气层的保护,那么地球生命就会被紫外线和宇宙辐射直接照射,这会导致地球生命无法长久的生存下去。所以对于人类来说,磁场和大气层都非常重要,如果地球的内部环境被破坏,可能会导致地球磁场和大气层的消失。

所以科学家认为,地球内部的结构不可以改变,否则会给人类带来毁灭性的灾难,虽然现在科学家还无法解开地球内部的全部奥秘,但是人类作为地球上最有智慧的生命,人类的科技还在不断的进步和发展,小编认为,只要人类能够坚持不懈的努力下去。未来人类一定能够解开这个奥秘,对此,大家有什么想说的吗?

35 阅读:8300
评论列表
  • 2024-03-22 23:12

    如果钻石,黄金量这么多的话还值钱吗?

    夜空中最亮的星 回复:
    钻石就是骗子啊,你会不知道钻石矿有多少吧?而且那玩意不保值,还有人工合成的和真钻石差不多,黄金可不一样啊!是保命的东西啊!乱世的时候你就知道了
    夜空中最亮的星 回复:
    钻石就是骗子啊,你会不知道钻石矿有多少吧?而且那玩意不保值,还有人工合成的和真钻石差不多,黄金可不一样啊!是保命的东西啊!乱世的时候你就知道了
  • 2024-03-22 20:03

    咋的,你是。

  • 2024-03-22 22:49

    从比例来看,说明太阳系本来应该没有行星的,假使真的没有,那太阳绕什么转动咧?这就是所有恒心都是双星系统或三星系统的原因。

  • 2024-03-27 15:35

    地球就像人的肾脏,外面是水里面有火,人的肾如果被打穿了,还能活吗?马上变成死星了氧气全无

  • 2024-04-23 14:07

    胡说八道,没有人会知道地球是什么东西,又是怎样。

  • 2024-04-30 10:16

    找纯净水

  • 2024-05-12 22:45

    我谢了。

  • 2024-04-22 08:09

    利用地肉热能发电。

  • 90 1
    2024-04-23 23:38

    11100 米怎么能相当于 11 个珠峰的高度!小便你这个算法!是计算好了再说的吗?

星空承载梦想

简介:本人爱好天文,擅长写科学领域的文章