好奇是人類最偉大的讚歌
我們從未停下探索的腳步
1960年，華爾什和畢卡德乘坐“曲斯特號”
潛入最大深度為11000米左右的馬裡亞納海溝
1961年尤里·加加林首次進入太空
俯瞰地球全貌
我們已然實現了上天、入海
但下地仍是困擾人類的一大未決難題
地心爭奪戰
01
自工業時代起，縱觀世界大國，紛紛開展各項深地探測計劃，繼太空軍備競賽後，深地探測儼然已成為了當下前瞻性戰略目標點。
地下空間、深部礦產、油氣資源、地熱資源、地震監測等，無一不是與國家、軍事、民生緊密相關，直至今日，地心爭奪戰已進入到白熱化的階段。
美蘇最早吹響了這場競賽的哨聲，冷戰時期，美蘇兩國展開了關於深地探測的軍備競賽，誰先鑽井達到莫霍洛維奇不連續面（地殼與上地幔的分界面），就能拔得這場競賽的頭籌。
1961年，美國開始實施“莫霍面計劃”，第二年，蘇聯也提出了“莫霍鑽探計劃”。
但好景不長，由於鑽探計劃的實際花費和需要解決的技術難題遠超想象，美國於1966年停止了該計劃，而前蘇聯位於科拉半島的鑽探卻持續進行著，直到1994年停鑽。
其中的SG-3鑽孔創下了12262米的記錄，雖然相比於地殼厚度顯得微不足道，但這已經是20世紀人類力所能及的最大鑽井深度。
直到2011年俄羅斯庫頁島的Odoptu OP-11斜井，完鑽深度12345米，垂深1784m，比科拉鑽井長83米，但科拉仍為世界最深鑽井。
世界各國主要深部探測計劃（2013）
中國—深地計劃
02
「習近平總書記在2016年全國科技創新大會上指出，向地球深部進軍是我們必須解決的戰略科技問題」
結合國家發展需要，我國在2017年提出了“深地計劃”，該計劃由中國地震局牽頭，聯合多個科研單位共同攻關。
以“透視地球、深掘資源、擴展空間”為三大目標，結合多學科交叉融合，立志服務於國家，造福於民生。
地心進軍
03 城市地下空間（0-300米）
目前國家發展以一線城市輻射二、三線城市，人口高密度湧向一線大都市，城市高速發展導致地面可用資源空間快速減少。
而地下空間的利用與開發，地鐵、綜合管廊、地下商業等，作為向深部進軍的前哨站，對穩定城市經濟、促進產業動能有重要作用。
我國於2017年發佈了《中國城市地下空間發展藍皮書》，對地下空間的功能類型詳細分類，以地下管廊為例，將原本一條條單獨鋪設的線纜管線集中起來，統一置於新建的地下管廊之中。
可以使大量懸空“蜘蛛網”式電線集中收納管理，不僅美觀，而且配合上攝像頭實時監控、溫溼度控制、有毒有害氣體控制、煙感探測感應等科技設備加持，相比於地面複雜環境，大大提高了城市線纜的安全性。
日本首都圈外郭放水路排水設施
再比如地下排水設施的建設，我國部分城市基礎建設設施不足，面臨連續強降雨時便會出現“水淹龍王廟”的尷尬境地。
而日本東京花費20億美元建設的“首都圈外郭放水路”可以成為地下城市排水系統的楷模，每秒排水量可達7000立方英尺，這是什麼概念呢？
僅需12秒，便可排空一個奧運會泳池的水量。
地熱資源（500-6000米）
讓我們繼續向地心探索，地核溫度約為6000℃，地殼溫度約為1000℃，故隨著鑽進深度的增加，地層溫度也在連續上升，目前世界平均地溫梯度約為1-3℃/百米。
將這些地熱資源合理利用起來，是深地工程的另一個攻關項目，首先，針對地熱資源不同溫度，其用途各異
如上表所示，針對一些高溫地熱資源，可用來發電、供暖，所以地熱資源也是一種清潔能源，具有極高的經濟、環境效益。
羊八井地熱電站
我國針對地熱資源非常重視，在發電，採暖、養殖、旅遊等方面應用廣泛。
如著名的羊八井地熱田，就是我國建設的第一座地熱電站。在冬季枯水條件下，地熱發電的優勢顯現，最高地熱發電量可佔拉薩總電量的60%。
北京通州地熱水煮雞蛋
另外，在國家號召節能減排的政策下，北方冬季的煤炭採暖成為了“藍天計劃”的絆腳石，而地熱資源的合理利用就能很好解決這個問題。
以北京通州為例，目前已有多口高溫、大水量地熱井，部分高達92℃，將雞蛋放在深地抽取的地熱水中，數分鐘後便能煮熟。
經過相關專家測算，若將通州西集地區的地熱資源合理利用，可供300萬平方米建築採暖加熱。
深地原位實驗室（＞2000米）
在工程領域中，原位實驗往往最能代表工區真實的地質環境與特徵。
雖然在實驗室通過高溫高壓反應釜可以一定程度上模擬深度環境，但由於尺寸效應的存在，實驗室尺度的岩石樣品並不能代表真實的地層物性，若能獲得深地原位實驗數據。
對我國深地空間的開發利用，都有著舉足輕重的意義。
另外，深地的特徵也在一定程度上可以屏蔽地面射線的干擾，可以在此進行一系列高精尖的粒子、天體物理課題研究，建設我國自主的深地原位實驗室勢在必行。
2010年，中國錦屏地下實驗室在四川雅礱江正式揭牌使用，該實驗室上覆岩層厚度約2400米，是目前世界上覆蓋最深的實驗室，也是是世界一流的低輻射研究平臺。
地下如此深的地方几乎沒有什麼微粒可以進入，不像在地面上它們無孔不入。
如果擺脫了粒子，像電子、μ子、π介子等等，就可以探尋物理學的未解之謎，尋找極其罕見的物質。
比如可以輕易穿透山脈的粒子，還可以解釋太空中遍在的暗物質的成分是什麼，或者為什麼宇宙中存在的物質遠遠多於居於平等地位的反物質。
清華大學和上海交通大學先後進駐，開展“暗物質”的科研攻關，目前已經在此平臺上取得喜人成果，將暗物質直接探測靈敏度提高到目前國際最高水平。
超深井鑽探技術（＞8000米）
超深鑽技術一直是制約深地探測的關鍵所在，隨著埋深增加，高溫、高地應力給套管和鑽機帶來了巨大的挑戰。
要知道前文所述的科拉半島鑽井（12226米）的最後226米是用了整整10年才掘進完成的，構造錯動會使套管擠壓變形，甚至發生錯斷，有可能使鑽進工作前功盡棄。
而超深鑽技術又是油氣、礦產資源探測的前提，掌握該技術就是掌握資源發展的關鍵一步，我國雖起步較晚，但目前已趕上深鑽的第一梯隊。
如2019年2月，順北油氣田順北鷹1井，完鑽井深8588米，該鑽井施工過程中，受塔里木盆地斷裂運動影響，再加之高溫高壓的地層特徵和極大的摩阻扭矩，故井眼軌跡極難控制，研究人員打趣說到，“在8000米深度下，鑽具軟的像麵條”。
但最終還是突破各個技術難題，成功完鑽，創亞洲陸上鑽井最深紀錄！
到這裡，已經是人類目前進軍地心的前沿戰場了，但我們真的成功了嗎？
未來展望
04
即便目前最深的鑽井，跟地殼的厚度比起來也只是九牛一毛。
所以，我們尚處於“向地球深部進軍”的起步階段，仍有一系列難題亟待解決。
像電影《地心歷險記》那樣，深入到地幔、地核中，真正意義上做到透視地球，或許還需要數十年、數百年的時間。
但這已不是某個國家的任務，而需要全人類的通力合作，打造命運共同體，共同解讀地球的秘密。
美編：杜欣雨
校對：李玉鈐
