露天凿岩钻车系列

港媒:中国首艘海洋钻探船梦想号挑战人类探索地球地幔的极限

时间: 2024-06-20 09:57:01 |   作者: 露天凿岩钻车系列

  地球是我们赖以生存的家园,但我们对它的了解却非常有限。地球的结构由核心、地幔和地壳组成,人类的活动和探索仅限于地壳的表层。地壳和地幔之间的边界,被称为莫霍面,一直是人类探索地幔的最大障碍。

  地幔占据了地球体积的四分之三和质量的五分之四,是地球科学研究的重要领域。地幔有几率存在未知的生命形式,也可能揭示地球的演化历史、板块构造和海底资源。地幔被称为能源的“圣杯”,有望为人类提供可持续的清洁能源。

  据香港知名国际媒体南华早报消息称,为了探索地幔的奥秘,中国首艘自主建造的海洋钻探船梦想号在广州正式命名并开始试航。

  这艘拥有世界领先的海洋钻探能力的船只,将执行一个前所未有的任务:穿透地壳,进入地幔,为地球科学研究开启一扇未知的大门。

  梦想号是中国首艘海洋钻探船,也是世界上最先进的海洋钻探平台之一。它的设计目标是从海面上钻穿地壳,到达地幔,实现人类历史上的首次突破。梦想号的总长为227米,宽为40米,吨位为5.2万吨,航速为12节,航程为2.5万海里,可在全球海域进行作业。

  梦想号的钻探深度可达15000米,其中水下深度为11000米,地下深度为4000米,超过了美国的研究船乔伊德斯决议号和日本的地球号科学钻探船的钻探能力。

  梦想号的核心技术是它的钻探系统,由一台新一代的30兆瓦电站提供动力,可以在高温度高压力的海底环境下稳定工作。梦想号的钻探系统由三部分所组成:钻机、钻头和循环系统。钻机是钻探系统的主要部件,负责控制钻头的转速、扭矩和压力,以及钻杆的伸缩和连接。

  钻头是钻探系统的核心部件,负责切割岩石,形成钻孔。钻头的材料、形状和结构都要经过精心设计,以适应不一样的岩性和温度。循环系统是钻探系统的辅助部件,负责输送钻井液,冷却钻头,清除岩屑,稳定钻孔,防止井喷等。

  梦想号的钻探系统还具有一些创新的功能,如智能控制、自动换杆、实时监测、远程操作等,能大大的提升钻探的效率和安全性。

  梦想号还配备了一系列的科学仪器和设备,如岩心分析仪、地震仪、水文仪、生物仪等,可以对钻探过程中获得的岩石样本、地球物理信号、海洋环境参数、海底生物等进行现场分析和测试,为地球科学研究提供丰富的数据和信息。

  钻探地幔是人类探索地球的终极目标,也是地球科学领域的最大挑战。自从20世纪60年代初,美国科学家就开始尝试钻穿莫霍面,进入地幔,但这一目标至今未能实现。虽然莫霍面还未被突破,但深海钻探技术已为地球结构的认识提供了新的视角。

  “从超深钻孔中获得的岩石样本,慢慢的变成了理解板块构造、海洋地壳演化、古代海洋气候和海底资源的关键。”浙江大学海洋科学系的海洋地质学家李春峰说。

  例如,对地中海海底的探索发现了大量的盐层,表明该海曾经是一个干涸的盐田,距今600万年;而在北冰洋的钻探揭示了它在5000万年前是一个温暖的淡水湖,覆盖着浮萍,李春峰说。

  深埋在地球表面下的“地狱之门”,一直激发着公众的想象力,也反映在科幻小说中,如儒勒·凡尔纳的《地心游记》,描述了地下的世界和奇异的生命形式。

  李春峰说,在地幔中存在生命的可能性很高,他引用了慢慢的变多的发现,证明有些生物能承受极端的温度和压力,表明它们能在地幔深处生存。

  “地幔由橄榄岩组成,它能够最终靠微观反应与水产生甲烷和氢,为生命形式提供能量。深层地下ECO是一个值得探索的领域。只有到达地幔,我们才可以真正了解这些岩石和热液的条件。”李春峰说。

  “海底岩石中的深层生物圈,是地球上最大的微生物库,但只发现了一些休眠的微生物,代谢缓慢。虽然存在未知,但风险很小,而且不太可能有大型的科幻生物。”一位不愿透露姓名的海洋生物学专家说。

  除了生命的探索,地幔还有着巨大的能源潜力。地幔中含有大量的氦-3,是一种理想的核聚变燃料,可以为人类提供清洁的能源。据估计,地幔中的氦-3能够完全满足人类目前能源需求的10000倍。此外,地幔中还有别的的稀有元素,如金、铂、钴等,也是人类开发的目标。这些元素在地壳中分布很稀少,但在地幔中可能有更高的浓度。若能够从地幔中提取这些元素,将对人类的工业和科技有巨大的推动作用。

  梦想号的近期试航主要测试了它的推进系统,由一台新一代的30兆瓦电站提供动力,据新华社报道。然而,关于核心钻探系统的细节仍然有限。

  “理论设计深度和实际操作之间有差距,海底的高温度高压力给7000米以下的钻探带来了困难。”湖南科技大学的万步岩教授说,他曾经领导了中国第一套深海钻探设备的开发,是海底工程的专家。

  “对于资源勘探,我们把钻机放在海底,由几千吨的船只协助,每天的成本低于3万美元。海洋钻探,由几万吨的船只操作,每天的成本可能高达几十万美元。”万步岩补充说。

  李春峰也强调了到达地幔的挑战,他说需要先进的钻探技术和对钻头和循环系统的高要求,这些系统能帮助冷却钻头。“这需要大量的时间和金钱,而且有可能失败的风险。”

  他说,梦想号的能力“远远超过”了它的同类,美国的研究船乔伊德斯决议号和日本的地球号科学钻探船。

  “钻穿莫霍面是设计的关键目标之一。”他补充说,“经过多年的探索,有希望实现这一目标,即使它需要精心的规划和稳步的进展。”

  李春峰曾经参与了国际海洋钻探计划(IODP)的考察,这是一个由美国和其他国家发起的海洋研究计划,他说,随着梦想号的建造,中国现在应该在更多的国际项目中发挥主导作用。

  “日本的地球号有很大的吨位,但它的活动主要局限在日本附近。它还没有达到它在南海海沟地震带项目中预期的钻探深度,也没有获得相应的国际影响力。”他说。

  “我希望梦想号不要走日本的老路。相反,它应该与全球的科学家合作,解决前沿的科学问题。”

  这种做法需要政府部门和科学界进行提前的战略规划,李春峰说,他还说,来自行业和科学家的建议能够在一定程度上帮助制定一个长期的海洋钻探计划,包括选择合适的钻探点、安排合理的钻探时间、分配充足的钻探资源等。

  据悉,梦想号的首次科学考察将于2024年开始,预计将在南海进行钻探,探索海底的可燃冰资源。可燃冰是一种由甲烷和水组成的冰晶,被认为是未来的清洁能源之一。

  中国已经在南海成功试采了可燃冰,梦想号将进一步提升中国在这一领域的技术水平和国际地位。

  梦想号的诞生,标志着中国在海洋钻探领域的进步和贡献,也展示了中国对地球科学研究的重视和投入。梦想号将面对无数的困难和挑战,但也将带来无限的可能和机遇。

  梦想号不仅是一艘船,更是一种精神,一种追求知识和探索未知的精神。让我们期待梦想号的未来,也祝愿梦想号的成功,为人类的福祉和地球的和平做出贡献。

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