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作者：桂有魚

審核：中石油技術研究院 總工程師 周英操

探索太空和在地上打洞哪個(ge) 更難？答案是“上天難、入地亦難”。人類向太空發射的探測器，最遠已經飛出了太陽係，離我們(men) 有兩(liang) 百多億(yi) 公裏。而人類在地球上挖的最深的洞，還不到13公裏。人類居住的地球的直徑是12742公裏，地球內(nei) 部的最高溫度為(wei) 6000℃以上，地殼的平均厚度為(wei) 17公裏，世界最深的井僅(jin) 僅(jin) 是地球直徑的千分之一。如果把地球比作一個(ge) 蘋果，至今還沒有人咬破過這個(ge) 蘋果的外皮。

地殼示意圖

為(wei) 什麽(me) 挖個(ge) 洞這麽(me) 難？動物不用工具就能打洞，我們(men) 人類有那麽(me) 多挖掘機、打井機、鑽機，為(wei) 什麽(me) 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。

智能鑽井示意圖

一個(ge) 洞是怎麽(me) 打出來的呢？我們(men) 生活中會(hui) 見到各種各樣的洞：裝修的時候，工人要用電鑽在牆上打洞；珍珠要想穿成項鏈，先要在上麵鑽個(ge) 眼；當然還有今天人們(men) 用的地下水，也是通過在地上打一個(ge) 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(ge) 堅硬的鑽頭，不斷旋轉它，它就會(hui) 把周圍的材料切碎，打出一個(ge) 和自己直徑一樣大的洞。

換句話說，打洞這項工作，原本應該豎直向下使勁，但是人類發揮自己的智慧，把它變成了一圈一圈地轉動鑽頭。生活中許多看似不可能完成的任務，都是靠這種方式解決(jue) 的。比如，一根五厘米長的釘子，要想徒手按進木頭裏，無論有多大的勁，也做不到；但如果加上一個(ge) 螺旋形的紅酒起子，隻要用不太大的力氣旋轉它，就可以成功。給地球打洞，和把紅酒起子擰進軟木塞裏，從(cong) 基本原理上沒有太大區別。

但話說回來，打一個(ge) 一米的洞很容易，打一個(ge) 一萬(wan) 米的洞可是難上加難。現在世界上最深的洞在俄羅斯的西北角，臨(lin) 近挪威，名字叫科拉超深鑽孔，它的垂直深度有12262米。

打這樣一個(ge) 洞的難度在哪兒(er) 呢？

首先，它很長。打一口一萬(wan) 米的井，就意味著你需要一個(ge) 一萬(wan) 米長的鑽杆。這麽(me) 長的鑽杆即使能製造出來，誰能把它立在空中呢？科學家們(men) 想到一個(ge) 辦法：把鑽杆做成一根一根，先挖一根鑽杆的長度，然後再接一根新的鑽杆，這樣一邊挖一邊加長，直到把整口井鑽完。

遇到的第二個(ge) 問題是，隨著洞越來越深，地下的水和岩石都會(hui) 想把你剛鑽出來的洞擠垮。這是因為(wei) ，地底無時無刻不存在著壓力，而且深度越深，壓力越大。洞壁的岩石雖然堅硬，但在地底巨大的壓力下，也會(hui) 像豆腐一樣被壓碎。科學家們(men) 有兩(liang) 個(ge) 辦法來解決(jue) 這個(ge) 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，不斷往裏灌泥漿，讓井裏也充滿壓力，就能和地底的岩石一決(jue) 高下了。

不過，用鋼管和水泥加固洞壁又帶來了第三個(ge) 問題：由於(yu) 每一組新的鋼管隻能從(cong) 已經在洞中的一組鋼管中間穿過去，這個(ge) 洞會(hui) 越挖越細。這就決(jue) 定了我們(men) 不可能無休止地打一個(ge) 洞。科拉超深鑽孔在地麵上的直徑有將近一米，到了井底，直徑就隻有不到一個(ge) 腳掌的長度了。所以說，如果有人不幸掉進這個(ge) 地球上最深的洞，他隻能卡在洞的上部分，是沒有辦法掉到洞底的。

當然，挖這麽(me) 深的洞，其難點不僅(jin) 是上述那些，主要包括以下幾點：一是特深井地質條件複雜，挖洞時間長、效率低，安全生產(chan) 風險大。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(yi) 器及工具、泥漿、水泥漿及材料等麵臨(lin) 嚴(yan) 峻挑戰。三是地層壓力體(ti) 係複雜，存在著井噴、漏失、井塌、卡鑽等複雜事故風險。四是地層岩石堅硬難鑽，鑽井速度低，周期長。五是地層富含硫化氫、二氧化碳等高酸性流體(ti) ，對鋼管及水泥造成嚴(yan) 重腐蝕。

科拉超深鑽孔克服了上麵提到的所有困難，但它仍然花了14年的時間。粗略計算，一天才打了兩(liang) 米多！這是因為(wei) 大大小小的意外經常發生，不是鑽杆斷了，就是被碎石頭卡住，要不就是水泥把井眼堵死了，每次這樣的事故發生，就要把整個(ge) 鑽頭提到地麵再重新組裝一次。如果發生一次嚴(yan) 重到重新組裝也沒有辦法挽回的事故，隻能在原來的洞眼旁邊又打了一個(ge) 新洞。直到最後，科學家們(men) 也沒有打到他們(men) 預定的深度，15公裏以上，而是在12公裏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，有科學家估計過，要把這個(ge) 地球上最深的洞繼續挖下去，至少還要花幾十億(yi) 盧布。

雖然科拉超深鑽孔停工了，人類探索地球的腳步卻不會(hui) 停止。已經有科學家計劃著在海底打一個(ge) 新洞，那裏的地殼比陸地上薄得多，隻要6千米就可以打穿。到那個(ge) 時候，估計人類對地球的認識又會(hui) 前進一大步。

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