向地心挺进：万米深地，非入不可吗？

古今中外，神话故事中那些法力无边的神仙，总是会被描述为高深莫测，能飞天遁地。“上天”、“入地”一直是人类渴望揭秘自然、拓展认知边界的梦想。

自1957年，苏联成功发射了第一颗人造卫星以来，人类已对太空进行了无数次成功探索。如今，我国“天问一号”火星探测器已成功着陆火星表面，我们的“天和”空间站也已经遨游太空。

“上天”，对于人类来说，似乎已经不是什么难事。相比之下，人类“入地”的本事又有多大呢？

Part.1

为什么一定要“入地”？

地球是人类赖以生存的家园，但又时不时会给人类带来地震、火山和泥石流等各种地质灾害。为了自身生存的需要，人类迫切地希望了解地球。从但丁《神曲》描绘想象中的地狱景象，到凡尔纳《地心游记》描写有着大海、蘑菇森林和远古巨兽的地下世界，都表露出人类对地球深部奥秘的揣测想象与强烈好奇。

事实上，迄今为止人类发展所需的全部物质资源都来自于地球。现有的科学研究成果显示，地下深度2公里以内是地下水资源和人类可利用的空间；深度5000米到1万米左右则是能源和资源空间，这里有丰富的油气、矿产和地热资源。据估算，如果平均开采深度能够达到地下2000米，那么我国的矿物和油气资源供给将能够在现存基础上再翻一番。近年来，我国在塔里木不断地发现一些超深的大气田，差不多都是在地下9000米到1万米之间发现的。

图1《地狱的深渊》由波提切利于1480年为但丁的《神曲》绘制的插图，现收藏于罗马梵蒂冈图书馆

（图片来源：中央美术学院）

此外，随着全球变暖问题日益加剧，对于地热的利用也正在受到重视。将这些深埋地下的热能置换出来用于发电或者直接应用于生产生活，对于未来人类的可持续发展具有重要意义。

同时，地表1万米再往下则是地震、火山爆发等自然灾害发生的空间。对地球内部的探索，不仅有益于进一步解决人类发展的资源和能源需求，从更长远看，如何及时预测地质灾害、有效应对全球气候变化危机，也需要从尘封在地下的岩石中寻找答案。

Part.2

“入地”究竟有多难？

然而，相比空无一物的太空，我们身处的这个有着46亿年历史的蓝色星球，有它自己独特的构造和物质分布。如果把地球的构造想象成这个咸鸭蛋，地壳就相当于这一层薄薄的蛋壳，平均厚度大概33公里。而目前人类探索地球的最深记录是上世纪末苏联在科拉半岛上创造的12262米。与6000多公里的地球半径相比，这点儿距离就好像仅仅是在地球的表皮上凿了个小坑。

图2 地球结构示意图

（图片来源：veer图库）

其实，自人类文明诞生之日起，我们就一直在努力的向地下进行着探索。早在公元前1500年前后，我国商代的甲骨文中就已经有了“井”字，这个象形文字生动地向我们展示了人们从地表向下挖掘一个筒形的通道，目的很简单，就是为了汲取地下水。

图3商代甲骨文中井字

（图片来源：中国文字博物馆）

可能有人会诧异，所谓“入地”，说白了不就是向下挖，这有什么难的？但其实，说起来简单，做起来却很难。历经2500多年的发展，到北宋时期我们钻井的深度也仅仅达到130米左右，而这在当时已经是全球领先水平了。

“入地”之所以艰难，主要有三个原因：首先，最主要的原因是地球表面的坚硬岩石阻隔，要持续向下开凿这些坚硬的石头需要消耗巨大的人力物力。其次是温度，钻探深度每下降100米，温度就会升高1-3摄氏度，同时压力也会越来越大，这对于挖掘设备的破坏是十分严重的。最后是压力，相比“飞天”只需要克服重力和空气阻力的影响，“入地”面对的情况则要复杂的多，地壳深部的岩层会受到来自四面八方各种压力的作用。所以，当钻探深入地下取出岩心后，形成的钻孔就受到周围压力的作用，很容易垮塌、变形，让之前所有的努力都付诸东流。综上，随着深入地下的距离越大，钻探的难度也会成几何倍数增加。

仍以我们前面提到的科拉半岛钻探为例，从1970年开凿，到1983年该井深度就已经达到了12000米。但是，从12000米到12262米，短短的262米却耗时整整十年。而实现这一人类历史壮举背后耗费的资金，更是难以估量的。最终，受限于当时技术和资金的问题，1992年科拉深井的钻探被迫停止。

纵观历史，人类花了将近4000年的时间，深入地球内部的距离还不到地球半径的2‰。