我国首次钻透南极冰盖3413米 热水钻探揭秘冰下湖

记者4月7日从自然资源部了解到，中国第42次南极考察队已顺利完成我国首次南极冰盖热水钻探试验，钻探深度达到3413米，一举刷新国际极地热水钻探2540米的最深纪录。

此次钻探试验开展于南极何处？

中国第42次南极考察“冰下湖”队队长、中国极地研究中心（中国极地研究所）正高级工程师郭井学表示，考察队于今年2月5日在我国自主命名的麒麟冰下湖区域，顺利完成了这项钻探试验。

麒麟冰下湖坐落于东南极内陆冰盖伊丽莎白公主地一带，深藏在3000多米厚的冰盖之下，距中国南极泰山站约120千米。2022年，我国正式将这一形态如“麒麟卧伏”的冰下湖命名为“麒麟冰下湖”，并获南极研究科学委员会收录。

为什么要向厚厚冰盖深部钻探？

郭井学介绍，从科研意义来看，南极冰下湖长期处在高压、低温、黑暗和低营养的极端封闭环境中。对冰下湖实施钻探，是研究地球古环境演变、研判全球气候变化、探索生命极限并拓展人类认知边界的重要前沿科学课题。

中国第42次南极考察“冰下湖”队队员、吉林大学教授张楠表示，在工程技术层面，此次现场试验的主要任务，是推进大深度冰盖热水钻探系统在南极的应用示范。通过钻穿麒麟冰下湖上覆冰盖，为后续进行冰下湖原位观测以及水体、湖底样品采集打通无污染通道，并提供关键技术保障。

成功钻穿3413米厚冰盖，既需要多学科交叉技术支撑，也离不开强有力的综合保障能力。

据了解，现场试验先后经历海冰与内陆物资运输、设备安装调试、热水钻探施工、全过程污染监测等多个关键环节的攻坚，最终顺利钻透麒麟冰下湖上覆冰盖。此次极地热水钻探试验成功，意味着我国已具备在90%以上南极冰盖以及全部北极冰盖开展钻探研究的能力。

热水钻是什么？又实现了哪些技术突破？

《钻探工程》杂志刊发的论文显示，热水钻是一种非机械式、依靠高温高压热水融化冰层完成钻探的技术，具有速度快的特点，千米级冰层最快一天即可打通；同时钻探深度大，极地环境下可超过3000米。由于以水为介质，不会像钻井液那样对冰下湖或海洋造成污染。

中国第42次南极考察“冰下湖”队队员、中国地质大学（北京）教授李冰介绍，与传统机械冰钻相比，热水钻探具有更强的穿透能力、更高的钻进效率，也更容易实现大口径和洁净作业，可高效抵达冰下湖、冰架底部及冰下基岩等关键界面，是当前国际社会开展极地冰盖和冰架深部环境研究的主流技术手段。

张楠表示，“成功运用热水钻探，不仅弥补了我国在这一领域的技术空白，也是‘绿色考察’‘环保技术’等中国理念与中国制造在南极的又一次生动实践。”

本次试验使用的热水钻探系统，能够适应南极内陆极低温、高海拔、强干扰等极端环境及复杂工况。面向超3000米厚冰盖，系统集成了多项适合极地现场、满足高精度快速洁净钻探需求的装备，攻克了极地热水钻耐低温、外源污染物控制、大深度软管与绞车高精度控制等关键核心技术。

中国第42次南极考察“冰下湖”队由全国9家科研机构和高校的28名队员组成。为确保这一重点任务顺利推进，中国第42次南极考察队克服了大型物资登陆、内陆冰盖远距离运输以及极端环境下大型钻探装备现场组装调试等多重后勤与工程难题。