作者:张佳欣 来源:科技日报 发布时间:2024/1/11 14:51:33
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科研人员在冰岛准备钻探“地心”
通向岩浆的隧道将“喷薄”无限可能

 


冰岛克拉夫拉的钻井过热,巨大的黑烟冒出。图片来源:英国《新科学家》网站

冰岛以独特的自然风光闻名遐迩。这个岛国点缀着数以千计的钻孔,人们利用这些位于岩石深处的钻孔提取地热能。

据英国《新科学家》网站报道,冰岛正在打造世界上第一条通往岩浆室的隧道。雷克雅未克地热研究中心表示,这将是一次到达地球中心的旅程。

偶然发现岩浆室

一些岩浆室(地下熔岩储藏库)就位于地表下几公里处。岩浆偶尔会从这里泄漏到地表,以熔岩的形式喷薄而出。这种景观目前正在冰岛南部格林达维克镇发生。虽然喷薄带来雄伟景观,但也造成了毁灭性的后果。

问题是,科学家通常不知道岩浆室在哪里。目前也没有地球物理技术能精准定位岩浆岩储集层。雷克雅未克地热研究中心的研究人员偶然发现了一个岩浆室,并萌发了一个大胆的想法——钻入其中。

《新科学家》报道称,该项目将为人类提供第一次直接研究地球形成大陆的隐藏液态岩石的机会。在此过程中,还可能发现一条为世界提供无限廉价清洁能源的道路。

冰岛克拉夫拉火山是世界上最活跃的火山之一。自从冰岛有人定居以来,它已经有29次喷发记录。最近一次活动发生在1975年至1984年间,该火山爆发了9次。

2000年,冰岛深层钻探计划决定在火山中钻孔,探索用极热和高压的地下“超临界”水发电的可能性。

2008年,冰岛国家电力公司开始进行钻探。钻探机曾偶然在地下2.1公里处击中了900℃的岩浆室,好在岩浆没有喷发,也没有伤人。

冰岛国家电力公司利用克拉夫拉钻井发电9个月,两个超临界井足以产生60兆瓦的电力。但是,高温使该公司不得不用冷水对钻头进行冷却,巨大的黑烟从钻孔中冒出。最终高温还是熔化了钻头等设备,钻井被摧毁了。

2026年开始钻入“地心”

失败未能阻止科学家钻入地球深处的决心。2014年,研究人员启动了克拉夫拉岩浆试验基地(KMT)项目。10年过去了,他们已准备好开始钻探。

KMT的第一个目标是钻探岩浆,取得科学发现。意大利国家地球物理和火山学研究所的保罗·帕帕莱表示,熔岩和岩浆是不同的。当岩浆到达地表时,会释放出大量气体,然后以熔岩的形式暴露在大气中,这两者都会改变其化学成分。能够进入地壳并采集岩浆样本将会极大促进人们对于岩浆室的理解。

研究人员还计划向岩浆中投放科学仪器,以测量温度和压力。不过,开发能够承受高温、压力和酸性的传感器以及钻井设备将需要很多时间,因此,该项目将从2026年开始执行。这里将成为世界上第一个岩浆观测站。

KMT第二个目标是改进火山喷发预测。目前,火山喷发预测主要是使用地震仪和其他地面仪器来完成,很难做到精确预测。而该项目将直接探查岩浆室,这将为火山喷发提供更先进的预警。

为发现清洁地热能铺路

研究人员的最终目标是实现地热能生产的巨大飞跃。这种新能源可为世界提供大量的清洁电力,而成本几乎为零。

冰岛和其他许多火山活跃的国家,已开始利用地热流体来驱动涡轮机发电。但这只占可用能源的一小部分。

KMT可能会带来一种名为近岩浆地热的新能源技术。即在脆韧带钻井,并利用极热、高压的水来驱动涡轮机发电,其成本并不高。

地球上许多地方都有潜力开发这种新能源技术。雷克雅未克地热研究中心的希亚尔蒂·帕尔·英欧尔松说,人们可借助先进的海上石油和天然气钻井平台的经验和知识,与从岩浆中获取能源的技术结合起来,生产清洁能源。“机会无穷无尽,唯一需要做的就是学习如何驯服岩浆这个怪物。”

 
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