在我國南極科考歷程中,一項具有里程碑意義的成果近日誕生——中國第42次南極考察隊成功完成首次南極冰層熱水鉆探試驗,鉆探深度達3413米,一舉打破國際極地熱水鉆探2540米的最深紀錄,標志著我國極地鉆探技術實現重大跨越。
此次鉆探試驗的選址頗具深意。試驗區域位于我國自主命名的麒麟冰下湖上方,該冰下湖深藏于東南極內陸冰蓋伊麗莎白公主地區域,被超過3000米厚的冰蓋覆蓋,距離中國南極泰山站約120千米。其獨特的命名源于其形似“麒麟靜臥”的外觀,2022年這一名稱被南極研究科學委員會正式收錄。
為何要深入冰蓋之下開展鉆探?科研人員指出,南極冰下湖長期處于高壓、低溫、黑暗、低營養的極端環境,猶如一個天然的“時間膠囊”。通過鉆探冰下湖,科學家能夠獲取地球古環境變化的珍貴信息,為預測未來氣候變化提供重要依據,同時探索生命在極端環境下的生存邊界,拓展人類對自然的認知。從工程技術層面看,此次試驗旨在開展大深度冰蓋熱水鉆探系統的南極應用示范,通過鉆穿冰蓋,為后續冰下湖原位觀測、水體和湖底樣品采集建立無污染通道,并提供關鍵技術支撐。
完成這項壯舉,熱水鉆技術功不可沒。這是一種非機械的鉆探方式,依靠高溫高壓熱水融化冰層。其優勢顯著:速度快,千米級冰層最快一天即可打通;深度大,極地鉆探可超過3000米;且以水為介質,避免了鉆井液對冰下湖或海洋的污染。與傳統機械冰鉆相比,熱水鉆穿透能力更強、鉆進效率更高,更易實現大口徑與潔凈作業,能夠高效抵達冰下湖、冰架底部、冰下基巖等關鍵界面,成為國際研究極地冰蓋與冰架深部環境的主流技術。此次成功應用,不僅填補了我國在該領域的技術空白,更是“綠色考察”“環保技術”等理念在南極的生動實踐。
為適應南極內陸極低溫、高海拔、強干擾等極端環境和復雜工況,此次應用的熱水鉆探系統集成了多項適應極地現場、滿足高精度快速清潔鉆探需求的裝備。針對超3000米厚冰蓋,科研團隊突破了極地熱水鉆耐低溫、外源污染物控制、大深度軟管和絞車高精度控制等關鍵核心技術,確保了鉆探作業的順利進行。
此次鉆探試驗的成功并非一蹴而就,背后是考察隊的多環節攻堅。從海冰和內陸物資運輸,到設備組裝調試;從熱水鉆探作業,到過程污染監測,每一個環節都充滿挑戰。最終,考察隊成功鉆穿麒麟冰下湖上覆冰蓋,標志著我國具備了在90%以上的南極冰蓋和全部北極冰蓋開展鉆探研究的能力。
中國第42次南極考察“冰下湖”隊由來自全國9家科研機構及高校的28名隊員組成。為保障這一重點任務順利實施,考察隊克服了大型物資登陸、內陸冰蓋長距離運輸、極端環境下大型鉆探裝備現場組裝調試等多重后勤與工程挑戰,展現了我國極地科考的強大綜合實力。









