我们离钻穿地球“莫霍面”的梦想还有多远(2)

那个航次钻探的地点在西南印度洋中脊、一处名叫“亚特兰蒂斯浅滩”的海岭。根据科学家多年来研究，那里是超慢速扩张的洋中脊，地幔熔融不能产生足够的岩浆，地壳断裂非常普遍，广泛分布着暴露下地壳的“构造窗”。这些“构造窗”是人类以目前的钻探技术，可以“触摸”到地幔边界的绝佳场所。根据计划，将通过三个航次的大洋钻探，钻穿地壳，钻到壳幔边界。第一个航次钻探目标是1300米，第二个和第三个航次分别将钻孔延伸至3000米和5500米。

“决心”号执行的是计划中第一个钻探航次。从水深约700米的海底开钻，前410米钻探十分平稳顺利。但随着钻头越钻越深，遇到了断层破碎带，钻孔开始频繁出现故障，不是钻头磨坏，钻头的牙轮或配件遗失在钻孔里，就是上千米长钻杆卡在钻孔里拔出不来。钻探工人们不得不一次次修复钻井。直至航次结束前的最后一天，还在寻找一个遗失在钻孔里的螺栓。

两个月期间，“决心”号共使用了各种型号的钻头24个，仅钻取岩芯就磨损用坏了11个钻头，但仅向海底深处钻进789.7米，获得469.7米岩芯，这与1500米的第一期钻探目标相差甚远。

本世纪初，针对“决心”号钻探技术的不足，日本投入巨资建造了“地球”号大洋钻探船，采用新型的“立管型”钻探技术，通过大直径钢管将钻探船与洋底连接起来，使得钻探更加安全、深度更大，理论上可在4000米水深的海域向海底钻进7000米。

2007年，当57000吨的“地球”号建成之际，日本曾雄心勃勃地向全世界宣布，其最终目标是要“打穿地壳”。但十多年来，由于船体庞大，带来了成本、运行和管理等诸多问题，“地球”号实际上才打了3000米。实践表明，利用“地球”号现有的钻探技术打穿地壳，也不是那么容易。

据汪品先介绍，面对“莫霍钻”一类的硬岩石钻探任务，科技界正在探索第三代大洋钻探船的技术前景。比如，将钻机直接投到海底、将泥浆泵安置在海底的新型钻探技术，已经初步实现。面对高温高压的地质条件，钻具材料也需升级换代，从金属材料更改为碳材料。此外，仅靠钻探单一手段解决科学问题的时代也正在过去，“深钻”还需与“深网”“深潜”等技术结合起来，与时俱进。

为什么要钻穿“莫霍面”?

地幔占地球体积的4/5、质量的3/4，是地球上最大的“化学储库”。科学研究表明，地球深部过程及其对地表环境的影响等一系列科学问题，无不与地幔息息相关，神秘而庞大的地幔充满了许多未解之谜。科学家梦想钻穿“莫霍面”，就可以直接从“原位”的地幔取样，进行深入研究。

据周怀阳介绍，历年来，科学家提出了许多与“莫霍钻”相关的科学问题。例如，是什么物理特性造成了莫霍不连续面?这个界面的地质学本质是什么?洋中脊处的洋壳，特别是下洋壳，是怎样形成的?是哪些过程影响了洋壳形成之后的演化?洋壳与海洋和生物的相互作用有多大?这些相互作用对全球化学循环的影响是什么?生命的极限是什么?控制生命极限的因素有哪些?等等。

在太阳系中，我们人类居住的地球，拥有其他星球所没有的、独一无二的“生理机制”。上个世纪六十年代以来，板块构造学说比较成功地回答了“地球是怎么活动的”问题，但对于地球活动的具体过程和细节、活动机制等问题，仍然很不清楚，还需要世界各国科学家凝心聚智，共同寻求答案。