
本文来自微信公众号: 馒头说 ,作者:馒头大师
人类的探索之路
往上,是以“光年”为单位的
往下,却是以“米”来计的
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1970年5月24日,北极圈内的科拉半岛(The Kola Peninsula)。
这是一个位于苏联摩尔曼斯克州内的一个半岛,北面是巴伦支海,东南面是白海,近邻芬兰,几乎整体都位于北极圈内。
忽然,一阵沉闷的轰鸣声打破了荒原的寂静。
轰鸣声来自一台巨大的钻机——从这一天开始,它就肩负起了一项特殊的使命。
不是为了打造地基,也不是为了钻取石油,更不是为了挖掘宝藏。
它的使命只有一个:
不断往下钻,钻到足够深。
因为苏联人想看看,我们人类脚下的这片土地深处,究竟是怎么样的。

科拉半岛所在位置
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时间要先回到1957年。
那一年,苏联发射了人类历史上第一颗人造卫星"斯普特尼克1号",拉开了美苏“太空争霸”的序幕。
苏联一度领先——他们在1957年发射了人类第一颗人造卫星,又在1961年把加加林作为人类的第一个代表,送入了太空。
但美国人很快反超:他们在1969年把三个活人送上了月球。
大家互有胜负,但总体是上美国略胜一筹。
到了1970年的时候,尽管苏联人酝酿的人类第一个空间站计划已经到了冲刺阶段,但他们却准备另外开辟一个全新的赛场:
我们在仰望星空的同时,为什么不能脚踏实地,甚至探索实地?
“超深钻孔试验”就是在这样的一个背景下被提出来的。
所谓“超深钻孔实验”,说起来也简单:就是用钻孔找一个地方往下挖,越深越好,看看我们居住的这颗蔚蓝星球的地底下,到底有什么东西。

1971年4月19日,苏联人成功发射了人类历史上第一个空间站:礼炮1号
相比于人类探索头顶的天空,我们探索脚下这片地底深处的记录,实在算不上什么:
远古人类为了挖铜、锡、金等矿藏,会挖出一些露天坑,深度基本不会超过10米;
宋朝时期,中国自贡地区的人为了钻取深层盐卤,发明了“小口径冲击式”深井钻探技术,到了清朝时期,这个地区出现了深度超过1000米的井——这是人类历史上首次出现“千米井”。
到了近代,完成蒸汽革命的欧洲在钻井深度方面再一次突破,深度超过了3000米;
1950年代末,在石油的诱惑下,美国俄赫拉荷马州的石油公司钻出了7000米左右的深井;
也就是在这一时期,美国人提出了“莫霍计划”(Project Mohole)——没错,美国人也想“上天入地”,全面战胜苏联。
“莫霍计划”的目的是钻透地壳,直达地幔,被称为“地球的登月计划”。

1909年,地震学家莫霍洛维奇发现:地壳和地幔之间有一条明显的分界线。这条分界线后来也被称为“莫霍面”
一般来说,从地壳向下平均17公里左右的地方,就能触及“莫霍面”——再进一步,就能从地壳进入地幔。
由于海底的地壳要明显薄于陆地,所以美国人的“莫霍计划”是在海底进行的。但由于计划开始后的成本大大超出预期,所以“莫霍井”只向下打了不到200米就宣告放弃。
美国人放弃了,苏联人却心动了。
而且,他们吸取了美国人的教训——从海底打洞,成本太高,未知因素太多,所以还是老老实实从陆地打。
苏联人最终把“打洞”的地址选在了科拉半岛。
3
之所以选在科拉半岛,是因为它的条件太好了。
首先,科拉半岛所处的地壳非常古老且稳定。它下面的“波罗的地盾”年龄超过30亿年,有极其坚硬的花岗岩,没有大断层,几乎不地震,非常适合钻深井;
其次,这里的地标沉积物都长期以来已被冰川侵蚀了,直接露出古老地层——在这里钻15公里,等于在别处钻30公里;
第三,这里气温非常低,可以大大降低钻头温度,延长钻头寿命;
第四,这里是苏联北方舰队大本营,整个半岛属于军事管制区,外人不能进入,对西方的保密工作比较容易做;
第五,苏联在这里已经有了矿业、铁路、电厂、科研站等完善的配套设施,能支撑万人级工程。
事实上,苏联并不是第一次在地球表面钻孔,他们在乌拉尔地区有SG-1钻孔工程,在北高加索地区有SG-2钻孔工程,而在科拉半岛的这个钻孔工程,被命名为“科拉超深钻孔SG-3”(俄语全名为:КольскаясверхглубокаяскважинаСГ-3)。
在选定地址之后,苏联方面为这项工程配备了“超级豪华”的保障。
现场一线设立了16个不同类别的专业实验室,配备的科研人员、工人和各种后勤保障人员超过了500人,而全国为此保障配套的多达数万人。
所有在一线的正式人员,统统在莫斯科分配一套住房,加上极寒补贴等各种福利,一线的正式人员月薪可以达到3000~5000卢布——当时苏联普通工人月薪是150~200卢布,大学教授的年薪也就是3000~5000卢布。
此外,为了这项“挖洞工程”,苏联政府还在科拉半岛的钻井周围又造了一座“城中城”:住宅、食堂、医院、商店、酒吧、影院、俱乐部……一应俱全。
工程由苏联地质部直接管辖,保密级别与当初造原子弹同级。
由此可见,苏联对这个“挖洞工程”是下了血本,当然,也抱有极高的期待。
而且,这项工程的目的确实不是为了石油或者财宝,而是为了科学探索——当然,科研成果之后的转化是另一回事。
所以可想而知,当那个超级坚硬的钻头在1970年5月24日开始启动的时候,从前方到后方,苏联人是抱着怎样的一种激动的心情:
人类将对这颗已有46亿年生命的母星,发起一场前所未有的探索。
4
计划一开始进行得相当顺利。
苏联人用的钻井的钻头,是乌拉尔机械制造厂生产的U-4E型系列钻机,原先是为石油钻井设计的。
“科拉超深钻孔”计划第一阶段的目标是地下7000米,为此这个钻头还做了些改装。钻头由耐高温合金制成,钻杆经过特殊设计以承受巨大的垂直负荷。钻井液不断循环,冷却钻头并维持井壁稳定。
7000米的深度目标,在开凿后的第五年达成了——1975年5月,科拉半岛的工程队传来消息:深度达到7263米。
而此时,原先的那个钻机已经被替换成了乌拉尔机械厂最新设计的Uralmash-15000型钻机,因为第二阶段的目标已经修正:
要挖到地下15000米。
1979年6月6日,又一个令人兴奋的消息传来:钻机已经挖到了9584米的深度。
这个数字也打破了当时由美国伯莎·罗杰斯钻孔位保持的世界纪录——这口石油勘探井在1974年4月13日挖到了9583米的深度。

“科拉超深钻孔”打破世界纪录时的留念照片
此时,“科拉超深钻孔SG-3”已经突破了人类的“挖掘”极限。
但很快,这个极限就又被突破了——挖掘深度达到了10636米。
此时,很多来自地底的第一手科学发现,已经颠覆了原先人类的科研认知。
比如,在挖到6000米深处的时候,科学家们发现,那里居然存在着大量的“自由水”!
按照原先的认知,在这个深度,由于岩石被高强度挤压,没有缝隙,所以是不可能存在“自由水”的——能流动、能渗透、不在石头里锁死的液态水。
然而,“科拉超深钻孔”带回的信息显示:在地球表面6000米以下,岩石依旧充满缝隙,缝隙里到处流动着水——地表的雨水不可能渗漏到这里,那是由岩石内部的氢气和氧气直接在矿物晶体中“挤”出来的。
有水,是否就会有生命痕迹?结果真的有!
苏联科学家从古老的微晶花岗岩中,分离出了24种古代微小生物(浮游植物和微生物)的化石。
这些化石保存得极其完好,甚至连包裹它们的有机物外壳都清晰可见。这证明了生命的顽强程度远超想象,它们在20亿年前就曾在这片“地底深渊”存在过。
又比如,达到7000米深度的时候,科学家发现只有花岗岩,没有玄武岩。而按照原先的认知,这个深度应该是花岗岩和玄武岩的分界带——这个发现直接将关系到未来教科书的改写。
还比如,当钻机挖到9000米深度的时候,科学家发现那里的黄金含量高达每吨9克,有的地方甚至高达几十克。
要知道,地表上的金矿如果勘探出每吨4克,就已经有超高的商业开采价值了。
而这些发现虽然让人兴奋,却还远远不能让苏联人满足。
按照他们的计划,“科拉超深钻孔”将在1983年达到12000米,1990年达到13500米,1993年达到15000米——莫霍面。
这才哪到哪?
然而,不出意外,意外很快就发生了。
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就在深度突破10000米之后,苏联人的钻头很快就慢了下来。
从1970年到1979年,“科拉超深钻孔”的钻头每年向下挖掘的平均深度是1180米;但从1979到1983年,这个钻头四年总共才向下挖了1364米,平均每年才340米出头。
就这样,“磨磨蹭蹭”到了1989年,“科拉超深钻孔”下挖到深度超过了12000米——确切地说,是12262米。
然后,就停工了。
之后虽然还有几次尝试,但深度始终没有超过12262米。
换句话说,人类探索地心所达到的深度,就这样停留在了12262米。
别说触达霍曼层,连苏联人自己当初立下的15000米的目标也没有实现。
这背后,究竟发生了什么?
很快,一些说法开始不胫而走。
一个当时最广为流传的说法是:
当钻头达到12000米的时候,苏联人放下去了一个高温耐热的录音麦克风,从回收上的来的录音中,苏联科学家惊恐地听到了“千万人的惨叫”——和地狱中受苦灵魂的哀嚎一模一样。
所以苏联政府最终决定,停止再往下勘探。
而与之相似的一个消息是,在达到12000米深度后,忽然有成群的长着双翼的青面獠牙怪物从深井中飞出,导致现场工作人员出现了伤亡,所以苏联政府赶紧停止了勘探——因为他们认为自己打开了“地狱之门”。
还有说法称,当时重达12吨的钢铁深井井盖被神秘气流冲破,并伴随有奇异闪光,现场多名人员受伤,而一些人直接精神异常。
此外,还有多种说法:钻头被莫名其妙融化;发现了另一个世界的入口;地底发现了外星文明……
那么,这些传言是真是假?
全是假的。
关于那个“地狱哀嚎”的录音,一家芬兰的报纸在2002年进行了调查,发现录音是伪造的,后来被证明是来自1972年的电影《贵族之血》里的电影录音。
关于那个“恶魔飞出”的传言,主要来自美国的小报和一些宗教网站,没有任何权威来源——事实上,“地狱哀嚎”的传播来源也主要来自于一些宗教网站。
关于“井盖喷射”的传言,同样没有任何权威来源之称,且科拉超深钻孔井的井盖重量远小于12吨,至今仍保存完好。
当然,很多传言一眼看上去就是假的,这和当初这个项目非常神秘有关——一旦信息不对称,谣言就会产生。
但各种谣言传播背后的猜测,也是情有可原:
你苏联人本来挖得好好的,怎么说停就停了呢?
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其实停挖的原因,苏联人并没有隐瞒。
原因无非是两个,第一个来自技术层面。
其实早在1983年,苏联人的钻头就已经挖到了12000米的深度,然后就不挖了。
因为按他们的预想,地下10000米的温度大概是100摄氏度,但真正到了那里,温度却升到了180摄氏度——钻井设备当初设计的极限温度是150摄氏度。
而到了这个深度,地下岩石的性质也发生了变化:它们不再是坚硬的固体,而是像橡皮泥一样具有塑性。钻头一钻,岩石就会"反弹",把钻孔挤变形,这就导致每次下钻前,都得先清理被挤压的岩石。
在这样的情况下,钻头的磨损速度急剧增加。
在浅层的时候,一个特制钻头能工作200小时;到了深层,钻头寿命很快降到了2小时。而每个钻头的成本可能要超过一万美元,更换一次钻头需要7天的时间。
1983年的停止钻探,其实是一次暂停。苏联方面是想借此调整钻探技术、研发更耐高温的设备。
1984年9月,钻探工作恢复。但却出现了事故:一根5000米长的钻柱在深井中断裂,无法取出。工作人员不得不从7000米深度重新开始。这意味着之前数年的努力,有一部分付诸东流。
而且,前面碰到的困难,并没有更好的应对办法。
1989年,深度来到了12262米。
但这也就意味着,从1983年到1989年,六年时间,钻头只是再往下挖了262米——平均每年均26.2米,每天不到0.1米。
这个速度,并不比囚犯用汤匙挖地道快多少。
但技术还是可以调整的,时间也是可以等待的。
最让科学家们担心的,并不是这个。
7
1991年12月26日,苏联正式解体。
那个曾经与美国分庭抗礼的超级大国,在一夜之间分崩离析。红旗从克里姆林宫降下,取而代之的是俄罗斯联邦的三色旗。
在太空中,苏联的“和平”号空间站上,有航天员回不来了;而在科拉半岛,那个精疲力竭的钻头,也挖不下去了。
因为没钱了。
苏联解体后,俄罗斯联邦的财政状况一落千丈。1992年,俄罗斯推行"休克疗法",国内出现恶性通胀,通胀率高达2500%,GDP骤降,很多人一夜返贫。
而俄罗斯人也算了一笔账:为了在地球上打个洞,他们付出的代价惊人。
据统计,从1970年到1991年,“科拉超深钻孔”整个项目花费了约1.5亿卢布,按当时汇率相当于2.4亿美元。
而自1983年之后,“科拉超深钻孔”每钻进1米的科研价值与成本之比,从原先的1比1降至1比20,这也就意味着,继续钻探的性价比极低。
很快,俄罗斯联邦对这个项目的财政拨款就减少了90%。
在科拉半岛上的科研团队从500人一下子锐减至20人,那些曾经一个月月薪就达到一个大学教授年薪标准的科研人员,此时连工资都要发不出来了。岛上的钻井设备维护也陷入了停滞。
更让人不能接受的,是这个项目的前景:
在12262米处,温度已达180°C,如果继续钻到15000米,预计温度将超过310°C,当时的技术根本无法保障钻头能钻到这个深度。
在这样的一个情况下,这个项目已经没有再进行下去的必要了。
1994年,俄罗斯官方正式宣布:“科拉超深钻孔”项目终止。
很快,基地里所有设备被撤走,通往钻井的输电线路被拆除,原本热热闹闹的科研营地,变得一片狼藉,毫无生气。

被废弃的基地俯拍
至于那个超深的钻孔,被一个生锈的金属帽焊丝盖住,像是封上了一道封印。
只有在帽盖上,留下了一个数字。
这个数字曾经是很多人的骄傲,也成了很多人的遗憾:
"12262метров"(12262米)。
这些年,科拉半岛其实成了一个旅游胜地。
它基本全都处于北极圈内,拥有极光、冰雪、驯鹿、“世界尽头”感等多种旅游打卡要素,而价格却只有冰岛、挪威的四分之一到五分之一。再加上俄罗斯对中国公民免签,所以中国游客去得也越来越多。
但游客来到科拉半岛后,却很少有人去“科拉超深钻孔”的遗址。
一是因为那个地方非常偏远,周边也没有任何景点,可以说是荒无人迹,没有人愿意折腾大半天专门过去;二是因为那里也没有任何维护,是一片完全废弃的状态,冬天还会经常封路,有人想去也很困难。
而且,知道这段往事的人,其实并不多。
但事实上,“科拉超深钻孔”到目前为止,依旧保持着“垂直深度最深井”的世界纪录。
换句话说,它也是人类迄今对自己母星探索所达到的最深深度。
当然,它也是一个半途中止的项目。
12262米这个数字,不仅离苏联人当初自己设定的15000米目标还有2738米,距离“莫霍面”可能也还有一定的距离。
如果把地球比作一个苹果,12262米可能连苹果皮都没有钻透,而如果要到达苹果核——相对于地球6371公里的半径——12262米这个深度,只挖了0.19%。
但即便就这么一点点深度,却依旧给人类带来了太多前所未有的认知,以及宝贵的科学经验和积累。
从特制钻头、耐高温钻井液,到钻杆设计、井壁稳定技术,再到岩芯提取和分析方法,这些技术积累为后来的国际深海钻探计划等项目奠定了基础。
还有科学家对地下温度的认知,对地下“自由水”的再认识,对花岗岩和玄武岩分界的再定义,以及那些贵重金属矿藏的探索……有太多太多值得研究和探索成果值得慢慢消化。
人类在这个深度停止了,是无奈,也是对自己技术的清醒认识。
但更是一种对地球母亲的诚实。
如今,人类早已经登上了月球,更是把目光瞄向了火星。
但对自己脚底下这块已经经历了46亿年历史的大地,其实知之甚少。
12262米,这个数字如同那个封闭的井盖,已经尘封了几十年了。
不知道哪一天,这个纪录会被打破。
但我相信,应该会有那么一天的。
(全文完)
本文主要参考来源:
1、“The Deepest Hole in the World”(Atlas Obscura,2015年)
2、“The Soviets Spent$1 Billion on "Well to Hell" Mystery”(John Roach,National Geographic,2003年)
3、“Кольскаясверхглубокаяскважина”(ru.wikipedia.org/wiki/Кольская_сверхглубокая_скважина)
4、《人類在地球上鑽過的最深的洞有多深?》(Mark Piesing,BBC中文,2019年6月14日)
5、《这帮苏联人挖出了世界上最深的洞,就为了看看底下有啥》(风吹过的彼岸,果壳网,2022年10月24日)
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