其他项目计划渗透到沃斯托克湖

到目前为止还没有其他项目计划渗透沃斯托克湖从污染的角度来看,这已经足够了。

有一些项目计划从冰盖上的其他位置渗透到这个湖。1998年在华盛顿举行的沃斯托克湖研讨会以一个问题开始:“沃斯托克湖:跨学科研究的好奇心或焦点”,并以与观测站有关的事件时间表结束,这些观测站应从2000年开始在沃斯托克湖上方的冰表面建立6年(Bell和Karl, 1998)。提议的时间表是:

•2000年(2000-2001赛季)。第1年初步确定天文台地点。

•2001年(2001-2002年)。第2年进行地盘识别和地盘测量,包括地面地盘测量,以及在港岛某地点测试进出/污染控制技术罗斯冰架

•2002(2002-2003)。现场测量年。将在湖上方选定的地点安装一个长期观测站,并将在湖中钻一个通洞进行现场测量。尝试用于微生物生命的原位检测,垂直剖面的研究水的特点微尺度将进行底面沉积物的剖面图,以及冰水和水-沉积物界面的调查。将举行一次国际规划讲习班和数据交换。

•2003年(2003-2004)。沃斯托克湖样本返回年份。将进行基底冰样品、水和天然气水合物样品以及湖底沉积物样品的提取工作。天文台将搜寻第二个天文台地点。将举行一次国际规划讲习班和数据交换。

•2004年(2004-2005)。安装第二个长期天文台的年份。“数据分析。建立新模型”-通知作者今年的时间表。

目前(2006年初),时间表上的要点没有一个实现。为什么现实和时间线之间的差距如此之大?

1998年关于“沃斯托克湖:跨学科研究的好奇心或焦点”的研讨会上,没有一个来自研究委员会或参与多年沃斯托克湖研究的俄罗斯科学家干部出席,也没有一个字关于使用的可能性Vostok站国际跨学科研究的“深洞”发表在其最终报告中(Bell and Karl, 1998)。出现这种差异的原因是,在对南极洲进行多国际科学探索的历史上,来自不同国家的科学家第一次没有相互帮助以迅速推进,而是被他们自己的议程所驱使,以拖延进展,以便获得第一个进入南极湖的时间优势。雷竞技手机版app这就解释了为什么SALEGOS专家小组没有向SCAR授权(清除污染)在Vostok站再钻50米。经过4年的讨论后,获得了研委会的批准,这相当于为时间表方案的主要部分分配的时间。

冰芯钻探在东方站进行的那种观测在新计划的天文台中是不可行的。它需要数年的钻探加上数年的前期准备。一种可用的技术是深钻(实际穿透)冰盖使用热水。这个概念和用固体热点或电加热环对冰进行热钻一样古老。然而,与这种方法相关的技术困难是主要问题,因此在很长一段时间内,热水钻井仅用于钻小直径浅孔。

1978年,当美国新罕布什尔州汉诺威的工程师和发明家J. Browning在被称为J-9的罗斯冰架上应用了火焰钻孔技术时,技术发生了变化。设备包括一个大型的,工业规模的,全输出250马力的水锅炉,每小时燃烧300公斤柴油加热(Browning, 1978)。每分钟加热约280公斤的水,从约2°C加热到+ 98°C。软管把热水带到冰洞的底部,以大约40mh_1的速度开出一个直径为0.90米的洞。在不到一天的时间里,在416米厚的冰架上凿出一个洞,进入下面的海洋。

这种用于制造大而深的洞的技术,也被开发用于在南极洲西部冰盖底部钻1000多米,以达到冰流的底部,以及美国阿蒙森-斯科特南极站大约1000米的洞,用于南极μ子和中微子探测器阵列(AMANDA)项目。钻了10多个深孔,每个深1000多米,直径约1米(Koci, 1999)。

这些成功的结果是,使用这种钻头可以很容易地将热水快速穿透到沃斯托克湖3,700-3,500米厚的冰盖底部,被认为适用于在计划的观测站操作。

然而,最近由专家进行的一项研究表明,热水钻机可以快速进入1.5公里深的洞。然而,如果热水钻机规模扩大到钻得更深,如果希望钻到1.5公里以下的深度,能量需求就会变得巨大(Clow和Koci, 2002)。这些专家还表示,凿穿沃斯托克湖冰层所需的新型热水钻机将重约200吨,需要约50吨燃料,这是一个不可接受的数量。钻孔本身只需10-12天,但直径约0.3 m的孔,由于周围压力的影响,只能用于研究2-3天。

(Clow和Koci, 2002)建议只能使用美国商业公司最近开发的所谓的螺旋油管钻井技术(Gaddy, 2000)来完成这类任务(图11.4)。

该技术的原理是使用可弯曲的高级复合可卷管(Fowler et al., 1999),能够输送大量液体,由位于地面的高压泵泵入孔中。没有钻机外壳或桅杆,而是使用了一个“注入器”。注入器为可弯曲油管的钻柱提供控制。流体在压力下通过管柱,驱动井下液压“泥浆马达”,进而驱动钻井头。可将取心筒或特殊仪器安装在钻头上。碎屑和流体通过可弯曲管与孔壁之间的环形空间返回到可弯曲管外的表面。通过渗层封孔,防止钻井液漏入渗透性渗层。在地面将芯片从钻井液中分离出来,然后将钻井液泵回井中(Fowler et al., 1999)。

将这类技术用于深入和快速的南极冰层钻探将需要大量的实地试验和额外的研究。该技术在北极地区的地面温度低至- 40°C,井内温度低至- 15°C。沃斯托克湖上冰层的年平均表面温度为- 56°C,与洞口上方500米的温度大致相同,因此不可能预测这些温差的后果。尽管如此,仍有可能采用先进的复合可弯曲油管技术深的冰钻探可能会为沃斯托克湖上的新天文台提供所需的孔,正如“好奇心还是研究焦点?”研讨会的时间表所建议的那样。

Kza洪水

套管或凝胶包-冰-冰过渡

;井底钻具组合

钻头、取芯头或其他工具

图11.4。为了快速进入Vostok湖,提出了螺旋管钻井技术(继Clow和Koci之后,2002年)。该技术的主要思想是使用可弯曲的高级复合管,能够通过位于地面的高压泵将大量液体输送到井眼中。

继续阅读:利用东方站设施作为国际研究该湖的第一步

这篇文章有用吗?

0 0