探寻地心世界的秘密

骑UFO看外星人

在外太空，人类已经到达了月球，并且在计划着登上火星，但是当科学探索转移到我们脚下的地球内部时，我们仅仅是“抓挠”了地球的“皮肤”而已。

科拉半岛的钻孔

在俄罗斯西北部的科拉半岛，有一个深达1.2万米的钻孔——科拉超深钻孔。它曾经是世界上最深的洞穴，也曾经是俄罗斯科学家们最引以为傲的科研成果，而现在，它被厚重的焊接金属板封盖起来，只剩下一个锈迹斑斑的科研站废弃在地下。它是一个几乎被忘却的“冷战项目”的遗迹，这个“冷战项目”的目标并没有涉及太空，而是指向了深深的地球内部。

1970年春天，苏联科学家们在科拉半岛开始了钻探工作，目标是在技术条件允许的情况下，深入到地壳中尽可能深的地方。

其实，在苏联人准备向地心“猛冲”之前，美国人也有过自己雄心勃勃的钻探计划——莫霍计划。莫霍面是地壳和地幔之间的分界面，在陆地上，地幔位于大陆地壳以下3到6万米的地方，但在海洋中，地幔大约只在海底5千米以下，这里是钻头可以触及的地方。1961年，美国人试图从太平洋海底钻到莫霍面，然后在莫霍面附近采集一些有价值的“样品”用作科研，但在3000多米深的海底仅仅钻了300多米之后，顶不住经济压力的美国政府便停止了拨款。

执着的苏联人则要“勤奋”得多，他们在科拉半岛坚持了24年——苏联解体后，这个项目仍在坚持——1994年年底，科学家团队钻到了12263米深的地方。这里是一层有着27亿年历史的岩石层，温度超过了140℃，科学家们实在钻不下去了，因为岩石已经不再坚硬，每当钻孔撤回时它们就会像泥水一样“流”回洞里。

当科拉半岛的苏联科学家们怀着巨大耐心向下钻的时候，他们的美国同行兼对手已经向太空发射了数十次飞船，到达了月球、火星甚至更远的地方，在钻探最终停止的时候，旅行者号宇宙飞船已经飞出了冥王星的轨道。科学家们开始感叹，“地心旅行”要比“星际旅行”困难多了——考虑到地球1.2万千米的直径，科拉钻孔的深度实际上是微不足道的，如果把地球看成一个苹果，科拉钻孔甚至还没有见到苹果皮下边的果肉。

一个疯狂的建议

深入地下世界是不容易的，只有大名鼎鼎的黎登·布洛克教授（凡尔纳科幻小说《地心游记》的主人公）和乔希·凯斯教授（科幻电影《地心末日》的主人公）完成过“地心之旅”的壮举。前者从冰岛的火山口跳了下去，在地下世界逛了一圈，然后被岩浆流冲到了西西里岛，又在那里被火山喷出地面；后者驾驶着一艘前所未有的地心航舰，深入地下引爆了核弹，让地球核心再度转动以产生地磁场——他拯救了全人类。

可惜，这些精彩的故事都是虚构的，全都源自小说家、导演们天马行空的想象力。但有时候想象力比知识更重要，2002年，当《地心末日》的制片人拿着电影剧本找到大卫·斯蒂文森做科学咨询之后，这位加州理工学院的物理学家就从中得到启发，思考出了一种探测地球深处信息的办法。

斯蒂文森认为，仅靠“钻孔”来抵达地心的想法是不切实际的。首先，由于科里奥利效应，在距离地面不同深度的地方，地球自转的线速度是不同的，越深的地方，线速度越小，如果朝着地心垂直地深钻下去，最后得到的管道实际上是一条曲线管道，并不是从地面指向地心的直线，所以深度钻探的路径是难以设计的。其次，地核的温度和太阳表面的温度几乎一样高，而且内部的压力无时无刻都想把钻孔填埋，所以地下的裂缝（即钻孔管道）也是不受控制的。因此，在地球内部开出一个深洞几乎是不可能的。

但是，斯蒂文森提出了一个异想天开的方案：我们可以用氢弹炸出一条裂缝，然后灌入11万吨铁水（1500℃以上），这些铁水以巨大的重量撕扯开地下的岩石，从而打开一条通向地球内部的道路。然后让数千个柚子大小的探测器乘着灼热铁水的波涛顺流而下，它们内部装有各种先进的感应设备，其中的半导体材料用钻石做成，因而可以承受4000℃的高温。这些探测器将会记录沿途的温度、压力和化学成分。因为无线电波无法穿透这么厚的固态岩石，所有的测量数据将以地震波的形式传向地面，最终被一个敏感的地震仪接收。斯蒂文森预计，这些铁水和“柚子”将会以每小时16千米的速度向下移动，应该能在一个星期内抵达地核。

重启地下之旅

当然，用氢弹炸出地球裂缝然后灌入铁水的想法实在是太疯狂了，在现实中恐怕行不通。不过，最近来自英国、美国、日本和德国的科学家们打算接手冷战时期美国人中断的莫霍钻探，重新开启地下之旅，这就是“新莫霍计划”。科学家们准备花费10亿美元和10多年的时间来做这个工程。虽然资金需求大、技术难度仍然非常高，但科学家们认为这些投入非常值得，因为这项工作在地质学、生物学上都具有重大的意义。

“新莫霍计划”在地质学上的意义是显而易见的，如果能够抵达莫霍面，人类可以加深对地幔的认识。地幔是地球内部体积、质量最大的地质层，而且它涉及到地球本身的演化和起源的问题（几乎所有的海底和大陆都起源于地幔），但我们对地幔的了解却很少，原因就是我们无法获得纯净的地幔岩石样品。迄今为止，科学家们见到的地幔样品都是经过了复杂的地质运动才来到地表的，它们都已经受到了污染，科学家们只能参考陨石（因为有的陨石和地幔样品的化学组成相似，而它们并没有受到污染）和地震波，间接研究地幔。一件原始纯净的地幔样品将会是一个珍贵的宝物，就像阿波罗计划带回的月球岩石一样。

探寻地下存在神秘生命的可能性是“新莫霍计划”另一个巨大的意义。我们曾经钻到的最深的地方超过了1.2万米，在那种地方，压力和温度都是很高的，不可能存在《地心游记》中描述的史前怪兽，但是科学家们相信，那些被称为“极端微生物”的超级细菌却能够在地下难以置信的困难条件中存活下来。就拿生活在深海热泉附近的细菌来说，它们不需要阳光、不需要氧气，可以忍耐数百摄氏度的高温。而一些地下细菌更加神奇，最令人印象深刻的是一种叫做抗辐射奇异球菌的聚-嗜极生物。这个超级生物可以在许多种不同的极端条件下生存下来——它可以被晒干，可以承受高剂量的紫外线以及人体致死量2000倍的电离辐射。

为了在莫霍面活下去，超级生物需要能够以类似于聚-嗜极生物的方式克服多重困境。它们将不得不承受数千米岩石的压力，忍受100℃以上的高温，还要接受缺乏营养物质的挑战。因此，莫霍计划的吸引力不仅在于期望从地幔处找到生命，更在于观察生命所能承受的极限。这里有许多基础的科学问题需要得到解答，比如生物圈最深处在哪里？莫霍面那里有什么生命？它们如何与地球生物圈中的其他生物联系起来？……那些生物有可能保留着原始地球的线索，或者拥有独特的活性酶，这些可能会在生物医学中有所用途。量化生物圈的范围和活动，以及理解深层生命与深层碳的相互作用，可能会帮助人类寻找到新能源或者新的策略来对抗全球变暖。

史上最难的任务

参与新莫霍计划的国际科学家们希望尽快到达地幔，他们已经初步选定了三处可能实施钻探的地点，这些地点全都在太平洋里地壳较薄的地方。这项工程是很浩大的，科学家们必须找到一条合适的路线，钻通超级坚硬的岩石，然后使用直径30厘米、长度1万多米的钻探管插入地幔，一旦取得样品，还必须施以足够大的压力，设法将海水压入钻出的孔中，以便使地幔样品能被顺利提上来……这就像是把头发丝般的钢丝竖直悬在游泳池中，在游泳池底部插一个直径0.1毫米、3米深的孔。而且，在海上钻探是一件非常困难的事情，因为钻井平台一直在随着海水上下移动，所以很难保证工作进程的稳定性。目前所能用到的技术都是用于石油和天然气行业的常规钻井技术，这些技术还需要进一步改进。

最令科学家们担心的问题仍然是经费问题，由于经济的不景气，为野心勃勃的新莫霍计划筹集资金已经变得越来越困难了。日本政府建造了一艘专业的深海钻井船——“地球号”，它在2002年第一次下水，可以携带1万米的钻井管道，它已经准备好执行新莫霍计划了，但是要使它正常工作，每天的花费将近50万美元，另外，钻头的使用寿命也很短，只有50到60个小时——科学家们需要成千上万的钻头才能磨穿地壳，所以10亿美元的预算很可能是不够的。

考虑到这些情况，，一些科学家心里已经打了退堂鼓，但是另一些科学家仍然信心十足，他们相信对地幔的研究将是人类未来科技最重要的发展方向，各国政府应该会加以支持，就比如日本，他们不仅建造了“地球号”，还将莫霍钻探看成是日本人的“登月计划”。如果日本政府的支持可以和其他国家的资金联合起来，人类的钻探管道可以在2020年初到达地幔。

lovelingever

事情都是想起来容易做起来难。。。

fqux6gDs

楼主英明伟大的很。………