筆者 東邪

回溯歷史，我們會發現人類對很多事物的認知都是隨著科學技術水平的提高而提高，包括對地球結構的認知。古人認為天圓地方，從本質上就誤解了地球的結構層次。後來認識到地球是個不規則球體，並且透過研究地震、地質層次來給地球的結構進行分層，從內到外依次是地核、地幔和地殼。

如果要更細緻地對地球結構進行分類，地殼還可以分為上地殼和下地殼，地幔也可以分為上地幔和下地幔，而地核可以分為核心與外核。即使如此，科學家也不清楚莫霍介面是如何形成的？地殼之下的空間是怎樣的？地球生物的範圍是否可以延伸到地球內部結構？要想弄清楚這一系列問題，似乎只有對地球進行鑽探才能達到目的。

美國帶頭搞鑽探，結果如何？

率先推出地球鑽探計劃的是美國，他們在上世紀五十年代末就推出了“莫霍介面鑽探計劃”，該計劃的目的是使用鑽探機器鑽到莫霍介面。所謂的莫霍介面是地殼和上地幔的分介面，不同地貌和地勢的地區莫霍介面的深度不同。根據地質學家的研究發現，大洋區域的莫霍介面一般比較淺，在5~15公里左右，而山地和高山地區的莫霍介面比較深，一般超過20公里。

以我國的西藏高原為例，那裡的莫霍介面深度在60~80公里左右，而大西洋的莫霍介面深度大約只有10~15公里，這意味著在大西洋進行鑽探要比在高山地區進行鑽探更有可能突破地殼進入地幔結構。因此美國當時的莫霍介面鑽探計劃將鑽探地址選在了大西洋的一處海岸邊，然後研發出“格羅姆·挑戰者”號鑽探船來執行鑽探任務。

據瞭解，這艘排水量達到1.05萬噸的鑽探船的最大鑽探深度是7615米，它從1961年就正式啟動工作。起初鑽探工作十分順利，鑽探船用了一段時間就鑽到海底下1200多米的地方。但五年之後，有美國議員在國會上提出反對意見，最終透過投票終止了莫霍面鑽探計劃，原因是該專案耗資巨大、技術難度高且回報少，因此美國的第一個鑽探計劃就此停止。

美國停止後蘇聯接棒，結果又如何？

儘管美國沒有將自己的鑽探計劃執行到底，但他們的行為證明了深海鑽探是可行的。從上世紀五十年代末美國和蘇聯就搞起了冷戰，在這段時期裡世界恢復了短暫的和平，但他們在許多領域“明爭暗鬥”。美國在鑽探領域的戛然而止彷彿讓蘇聯人看到了機會，於是蘇聯在上世紀六十年代就提出了地殼鑽探計劃，並且最終選擇在佩琴加地區進行鑽探任務。

經過蘇聯地質學家的反覆勘探，佩琴加地區的地層相比其他地區更適合鑽探，而且該地區臨近海域，也比較容易鑽探到莫霍介面。選擇好地址後，蘇聯方面用了五年時間來建設鑽探基地，最終在1970年正式開始鑽探行動。在制定鑽探計劃的過程中，蘇聯科學家借鑑了美國鑽探計劃的經驗，在鑽探工具、鑽探方式等方面都有較大的改進。

其中蘇聯科學家發現美國所運用的鋼鑽桿雖然強度高，但是鑽力比輕合金鑽桿差一些。其次，輕合金鑽桿的重量比鋼鑽桿少一半，這不僅可以減少鑽桿自重，還可以提升鑽力，於是蘇聯的鑽探計劃選用了輕合金鑽桿。據瞭解，在蘇聯人制定的計劃中，目標鑽探深度應該是5000米，最終他們在第一階段的鑽探中達到了7263米，創造了當時的世界紀錄。

這個鑽孔就是“科拉超深鑽孔”，它至今依然保持著“世界最深鑽孔”的頭銜。第一階段的鑽探任務結束後，蘇聯人看到了繼續往下鑽的可能性，於是很快進行了第二階段。在第二階段的鑽探任務中，他們選用了更先進的鑽頭和鑽機，成功將鑽探深度提高到10636米的深度。經過十幾年的鑽探，科拉鑽孔到了1980年代已經達到12000米。

科拉鑽孔的深度最終於1993年定格在12262米，蘇聯官方從1993年開始停止該專案的執行，鑽探工作也停止了，科拉超深鑽孔的深度定格在12262米。

為什麼科拉超深鑽井專案最後也終止了？

對於這個問題，蘇聯官方給出的答覆是經費不足。結合上世紀九十年代初蘇聯的經濟發展來看，確實存在這一客觀原因。但也有科學家認為，鑽探專案的停止更為客觀的原因是蘇聯人遇到無法解決的問題。首先是地下結構的高溫問題。眾所周知，海拔每提高一百米，溫度就會下降0.6攝氏度。但是鑽探的深度每增加100米，溫度就會升高2攝氏度。

當鑽探深度突破一萬米，那麼該鑽探區域的溫度至少也有300攝氏度，這對鑽頭上所有的部件都提出了高溫考驗。而且鑽頭在工作時會與地質結構產生強烈的摩擦，從而提高鑽頭的溫度，因此鑽頭的耐高溫要求遠不止300攝氏度。其次是高壓，地質學家透過計算發現，當鑽探深度達到10000米時，最深點的環境壓力至少是175MPa，最高達到400MPa。

這對鑽探工具提出了巨大的抗壓要求，即使是今天的鑽探工具，所能承受的壓力也不超過170MPa。由此可知蘇聯終止科拉超深鑽井專案的原因主要有二，一是經費有限，二是鑽探難度提高。

未來的人類是否能打破科拉超深鑽探的紀錄？

距離科拉超深鑽探專案終止已經過去了將近三十年，這個專案所創造的紀錄至今仍未被打破。那麼人類在未來是否能打破這一紀錄呢？筆者認為是完全存在這種可能性的，因為現在人類的科技水平相較上世紀提升了一個層次。除了在鑽探方面有更出色的能力之外，在選擇鑽探地點、檢測鑽探環境等方面的能力也更進一步，因此打破紀錄指日可待。