向著地球深處不斷挺進
我們腳踩的這片土地深處究竟是什麼?
地球深處到底藏著怎樣的奧秘?
想要探究這些問題,最直接、最有效和最可靠的方法是向地球縱深打一口科學鑽探井,將人類的「視距」向地球內部延伸數千米甚至上萬米,一探究竟。
「地殼一號」向著地球深處不斷挺進,成為了眾人矚目的焦點。這台超強鑽機不斷探索背後,經歷了怎樣的「艱辛歷程」,又實現了怎樣的技術突破?
新華訪談《大國總師》系列第三期,讓我們跟隨「地殼一號」萬米大陸科學鑽機項目研發總負責人孫友宏,聽他講述中國人不斷挺進地球深處的故事。
為什麼「入地」這麼難
在孫友宏看來,「上天不易,入地更難。」
相比於38萬公裡外的月壤樣本,地球內部幾公里深處的堅硬岩石彷彿近在咫尺,卻又遙不可及。
早在上個世紀五十年代,地質學家們就夢想打一口超深鑽井,一直鑽穿地球殼幔邊界的「莫霍面」,「但是這個夢想到現在都沒有實現。」
鑽地過程中,堅硬的岩石、巨大的壓力、高溫的環境……每一個難題都考驗著人類的智慧和勇氣。隨著鑽頭一寸寸突破地層,鑽探難度必然會成倍增加。孫友宏說,「地溫梯度每往下100米,溫度增加3度,達到1萬米的時候,那就要達到300度的溫度。我們預測地核溫度是將近5000度。你想什麼物體能經得起5000度?」
為了向地球深部進軍,孫友宏坦言,真正要實施一口萬米的科學鑽探,難度不亞於製造一個小型航空母艦。
十年磨一「鑽」
「地殼一號」萬米鑽機打穿了白堊紀
從2004年開始研發「地殼一號」,到2013年研製成功並通過驗收,十年間,孫友宏帶領團隊通過反復研究和實驗,針對地球深部的高溫、高壓和高地應力等極端條件,科研團隊攻克了「鑽井過程中鑽具的重量」「 萬米地下鑽頭的精準控壓」「整套系統的動力傳輸」等一系列關鍵技術難題。
2014年,在鬆遼平原上的大慶油田鬆科2號井場,「地殼一號」正式開鑽,此後,孫友宏在這一待就是將近五年。隨著「地殼一號」萬米鑽機不斷連續獲取地下岩心樣品,地質人員不僅在鬆遼盆地發現了金礦、銀礦、鐵礦等平時我們所熟知的金屬,還發現了新的能源——天然氫氣。更重要的是,他們成功打穿了白堊紀盆地,將7000萬至8000萬年前的地層信息完整地呈現在世人面前。
「我希望能打一口世界上最深的超深鑽」
大學期間,孫友宏曾被一位外國教授的南極探險故事深深吸引。那位教授帶領的冰下科學鑽探項目,成功打穿了3700多米的南極冰蓋,創造了鑽探領域第二個健力士世界紀錄。孫友宏期待,「如果中國人有一天也在鑽探領域創造這樣一個健力士世界紀錄,那多好。」
2024年2月,我國開展南極麒麟冰下湖科學鑽探工程選址工作,孫友宏便是第四十次中國南極科學考察隊其中一員。這是他第一次到訪南極,雖然之前聽學生講述過南極環境的惡劣,但當地的低溫、大風、缺氧環境,「親自經歷了一下,確實是很艱難。」
在南極,孫友宏帶領團隊進行了冰下基岩鑽探項目的野外試驗,他們用自主研發的冰下基岩鑽探裝備「完整地取出了地下岩心」,項目完成得很好。
下一步,孫友宏團隊將繼續研發新的鑽探裝備,「把這個3600米的冰蓋打穿,要把下面的湖水沒有汙染地取出來。所以對我們來說這也是一個挑戰。」
「地殼一號」從設計到研製成功已經過去10多年了。孫友宏還有一個夢想,他希望在不久的將來,「我們中國人也能在鑽探領域達到世界領先,能打一口世界上最深的超深鑽,能打一口中國人引以自豪的超深鑽,更好地研究地球,認識地球、保護地球,更好地建設好我們人類共同的家園。」
策劃:儲學軍 車玉明
統籌:李曉雲 李由
編導:徐可 戴麗婷
影片製作:陳傑 湯子涵
主持人:許丹睿
導播:李何銘 彭雨荷
拍攝:趙禕鑫 陳琳 王小驥 東子寒 夏悅涵
設計:丹恩豪俁
專業指導:趙研 周子健 張競月 鞏達
鳴謝:中國地質大學(北京) 吉林大學建設工程學院