《活力地球》：陈勇、张伟主编；由科学出版社出版。
《深空之美：从宇宙星尘到人类文明，跨越45亿年的地球故事》：莱利·布莱克着，刘晓鸥译；北京科学技术出版社出版。
《“地壳一号”万米大陆科学钻探装备及自动化机械》：孙友红等主编；由科学出版社出版。
《冰川之下：揭开古代气候的秘密》：叶谦着；青岛出版社出版。
《地球失落的风景》：艾娜·贝斯塔德编绘，张晓轩译；发表。
站在地球的这个角落，你是否曾想过，你脚下的土地曾经是一片汪洋大海，或者是一片连绵起伏的山脉的广阔森林？
地质变化、人生沧桑都蕴含着科学原理。被誉为东北粮仓的松辽盆地，覆盖着肥沃的黑土，松花江流经其中，是一个安静祥和的地方。但曾经历过两阶段的湖泊扩张、10次海侵和多次火山喷发。侏罗纪、白垩纪、古近纪、新近纪的地质变化，使该地区的山地、湖泊、盆地发生了巨大的变化。
人类在地球上生活了好几代，但对其内部却知之甚少。要了解我们脚下的土地亿万年的变化，我们需要实施科学钻探项目，对地球进行一系列“微创手术”。如果修建几条通向地球深处的通道，人类的“视线范围”就可以延伸到地球内部数千甚至数万米，就可以获取有关地壳运动和演化的真实信息。通过岩心获得。如果在钻孔中部署长期观测仪器，实时动态观测地球内部，我们将能够回答为什么会有如此多的变化。
“地地望远镜”
科学钻探被誉为人类了解地球演化的“地面望远镜”和“时光隧道”。它是获取地球深层物质、了解地球内部信息最直接、有效、可靠的方法。这也是解决资源、能源、环境问题最直接、最有效、最可靠的方法。解决此类问题不可或缺的重要技术手段。与航天技术一样，它是一个国家综合国力和科学技术水平的重要标志。许多发达国家已将其纳入国家科技发展战略。
自古以来，“上天入地”一直是人类的梦想。随着载人航天技术的发展，“上天”已经实现，但“到地”仍然非常困难。地球的半径约为6,371公里。目前人类深入地球的最大深度为12.2公里，仅为地球半径的0.19%。如果把地球比作鸡蛋的话，我们目前的探测仅仅停留在蛋壳层面。地球深处坚硬的岩石和高温、高压、高地应力的极端环境，成为深部科学钻探的巨大障碍。随着地层深度的增加，地层温度以平均每公里30摄氏度的梯度上升，压力以每公里8～12兆帕的梯度上升，环境条件变得更加复杂和危险。这些都给大陆科学钻探技术、装备和工程带来了巨大挑战。巨大的挑战。
为了了解地球深处的奥秘，科学家们进行了各种尝试。 1968年，美国率先启动深海钻探计划，为验证大陆漂移和板块理论提供了科学依据。几乎与此同时，苏联启动了大陆科学钻探计划。 1970年，科拉超深钻探开始钻探。花了近20年的时间才创造了人类深入地下12262米的记录。 1996年，中、德、美三国联合启动“国际大陆科学钻探计划”。截至2023年，该计划已在全球实施了近百个大陆科学钻探项目。在形成与勘探、地震和火山喷发的物理化学过程、地球演化动力过程等领域取得了许多重大发现，推动了地球科学理论的发展和地球探测技术的提高。
钻探设备是解开地球奥秘的钥匙。为满足地球深部探测工程对高端特种装备的需求，2009年启动了“地球深部探测技术与实验研究专项”，我国地球深部探测“入地”计划启动离开。 “Crust-1”万米陆相科学钻机是关键技术装备之一，于2013年自主研发。这台科学超深井钻机高60米，占地面积超过占地10000平方米，钻孔深度10000米。 2018年，在松辽盆地“松科2号井”顺利完成钻井7018米，创造了亚洲国家实施纪录。大陆科学钻探的新纪录。此次成功应用，使我国成为世界上第三个拥有实施万米大陆科学钻探计划专用装备及相关技术的国家。用它钻取的岩心为中国科学家建立地球演化档案提供了难得的原始数据。 。
获取岩石和冰芯
科学钻探使我们能够穿越时空，获取不同时间尺度的气候和地质结构记录，破解气候变化的密码。例如，20世纪地球科学的一项重大进展就是认识到人类活动将对地球表面系统和全球气候产生直接影响。近百年来，全球平均气温上升约1摄氏度，极地冰川冰量持续减少，海平面上升。整个地球气候系统加速变暖，很可能是由于人类过量排放温室气体，造成“温室效应”。然而，人类活动对气候造成的影响到底有多大呢？未来的极端情况怎么办？这些问题迫切需要科学的解答。
“松科2号井”为气候研究提供了关键“历史数据”。它获得的核心来自白垩纪。这处4134.81米的岩心，完整度高达96.61%，几乎没有任何损失，就像一条通往白垩纪的“时光隧道”。通过研究这个核心，地质学家发现，在白垩纪时期（距今约1.45亿年至6600万年），地球大气中二氧化碳的浓度超过0.1%，是现在的两倍多，陆地温度为5℃比现在高-10倍。摄氏度。此外，白垩纪大气二氧化碳浓度的波动与气候变化相一致。这些结果对于研究当前气候变暖具有重要的参考意义。
然而，地球并不总是变暖。探索气候变化规律依赖于更大时间尺度的“历史数据”，这需要科学钻探以获得更多岩心。目前，相关研究表明，新生代（6400万年前至今）全球气候最显着的变化是从“温室地球”到“冰室地球”。然而，大陆环境长期连续记录的缺乏限制了我们对新生代全球气候变化特征和动态的深入认识。为此，我国实施了渭河流域国际大陆科学钻探计划项目。渭河盆地位于黄土高原和秦岭造山带之间。它对东亚季风气候变化非常敏感。还保存着7500多米的极厚细粒河湖沉积物，是“打深井”的绝佳地点。该钻探计划第一阶段将获得上部3000米沉积地层。第二阶段将获得盆地7500米的完整沉积记录，揭示新生代季风演化及其与青藏高原-秦岭隆起的耦合关系，为探索气候变化提供依据。变化的模式提供了更坚实的基础。
除了岩芯之外，冰芯也可用于研究气候和环境演化。地球上，很多地方都被厚厚的冰层覆盖。通过钻探获取冰芯，我们可以获得过去百万年来温度、降水、大气化学等气候环境各要素的变化信息，探索影响气候和环境变化的驱动因素。例如大气温室气体含量、太阳活动、火山活动等。为此，世界各国在南极洲开展了大量相关项目。其中，欧盟在南极冰穹C完成了3270米的钻探，冰芯获得了记录了过去80万年来连续的气候和环境变化信息，证明了南极洲冷暖周期交替的现象十万年的历史，让我们对南极这片人类很少涉足的大陆有了更多的了解。
实时观测地球深度
深层科学钻探不仅可以获取地质“历史数据”，还可以实时观察地球深处，帮助预测地质灾害。在科学钻探中安装先进的科学观测仪器，对地球深处的各种参数进行长期、连续、原位、实时的综合观测，相当于设立了一个“气象站”，在里面建了一个“实验室”地球。它已成为继地表海面、航空遥感、海底观测三个平台之外的第四个平台，形成观测监测网络，使人类能够全面了解我们家园星球的微妙变化。
比如火山、南极洲，一“热”一“冷”，是地质灾害观测的重点。借助深部科学钻探技术，将观测仪器放置在活断裂带、活火山附近不同深度的深井中，进行实时动态观测。有望揭示地震孕育过程和火山喷发机制，帮助科学家举一反三，动态评估地质灾害的发展。趋势和地质过程，为更好地监测、预报和预警各类重大地质灾害提供技术支撑。除了获取冰芯外，还对南极大陆的冰层和冰下地质环境进行钻孔，进行长期监测，了解冰盖分层流、冰内部温度和冰层流动变化规律。冰-岩界面的湿润状态等，进而预测极地冰盖。不稳定有助于更好地保护人类生存环境。
当前，深地对地观测仍面临诸多挑战。为克服深井高温、高压、高腐蚀、高应力、小空间等各种极其恶劣的环境约束，我国科学家正在努力提高仪器系统的小型化、集成化、稳定性，力争构建以井内观测为核心的多井深对地观测网络的深井集群。未来，深地探测将为人类对地观测创造新手段、新平台，有效提高地震、火山活动、缓慢地质过程等自然灾害监测预警能力，推动深地资源勘探开发、环境保护、国防和军事安全等领域不断发展。
越来越多的证据表明，地球表面发生的现象都有其深层的根源。没有深入的研究，就无法了解地球系统，而且尺度越大、尺度越长，更是如此。在科研创新的道路上，更多的科技工作者将深深扎根于我们脚下的大地，让科学钻探工作结出丰硕成果，服务国家发展和人民生活。
（作者为中国工程院院士、中国地质大学（北京）校长、“地壳一号”万米大陆科学钻机项目研发总负责人）
版式设计：蔡华伟
《人民日报》（2024年12月3日第20页）
