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  • 1 # 五彩祥雲

    跳進火山口,發現地心世界,聽起來更像奇幻而非科幻。其實,地質學家從沒閒著。300 多年來,科學家對腳下這顆球體的研究從未停止,人類難以克服的困難也許正橫亙在地底,而非遠在天邊......

    19 世紀,法國科學院的學者們又重新撿起這一想法,那是經典物理學的黃金時代,人們沉浸在物理學大廈即將完工的喜悅中,許多人樂觀地認為本世紀或下世紀內人類就可以抵達地心。以當時的技術條件來看,鑽一個直通地心的洞可比發射飛出太陽系的飛行器簡單多了。

    阿瑟·柯南道爾爵士是這個美好幻想的堅定支持者之一。他筆下的大偵探福爾摩斯享譽全球,但許多人可能不知道,除偵探小說外,柯南道爾還創作過一系列科幻小說,主人公為喬治·愛德華·查林傑教授。

    查林傑教授於《失落的世界》中初次出場,從這部小說開始,巨猿、恐龍和蠻荒生物大規模進入讀者的視野,它堪稱後來《金剛》和《侏羅紀公園》的祖師爺。一九二九年,柯南道爾又出版了《地球痛叫一聲》,在這部小說裡,柯南道爾將行星想象成海膽般有硬殼的生物,它們從遍佈宇宙的以太中汲取養分;而查林傑教授打了一口八英里深的井,穿過地殼抵達了地球母親裸露的內臟。

    再往前追溯,上一部出自名家之手、意圖征服地心的科幻小說大概就得推到凡爾納那篇《地心遊記》了。無論柯南道爾還是凡爾納,他們似乎都想不出什麼辦法克服橫亙在人類與地心之間的最大障礙:地溫梯度。每向下一百米,溫度要升高兩到三度,雖然緩慢,但十分無情。以全球平均地溫梯度每百米 3℃ 計算,地下四千米處溫度超過水的沸點,地下十千米處可達到普通打火機火焰的溫度,而地心處——雖然尚無精確資料,但地質學界普遍認為地心溫度在 6000℃ 以上。

    太陽表面也不過 5000 多攝氏度而已。從這一角度說,征服地心比抵近太陽還要困難。

    但科幻小說家畢竟不是鑽井工程師,地溫梯度並不能阻擋人類的想象力,凡爾納與柯南道爾乾脆忽視了它,假設地底深處的環境仍然允許人類生存,以方便故事進行下去。

    二戰結束後,冷戰的大幕拉起,美蘇兩個超級大國在所有科學領域都展開了競爭。除了家喻戶曉的星球大戰計劃、阿波羅計劃以外,當年美蘇的目光並不只是盯著星空,同樣也投向了腳下的大地。相比遙遠的月球、火星,離我們僅有 6000 多千米的地心似乎是個更具吸引力的探索目標。

    宇航學家們忙著射火箭放衛星送載人飛船上天,地質學家們同樣沒閒著。1958 年,美國啟動了“莫霍計劃”(Project Mohole):在大洋底開一口超深井,直達地殼與地幔的分界線——莫霍面。如果做成這件事,其意義將足以與阿波羅計劃比肩,美國將成為第一個挖通地殼的國家。

    蘇聯不甘落後,二十世紀六十年代初,蘇聯地球科學家制定了他們自己的超深鑽井方案——俄羅斯莫霍計劃(Russia Mohole),但進展並不迅速。

    另一方面,美國原本計劃用三億美元完成莫霍計劃,可惜事與願違,大地母親好像並不歡迎人類的拜訪,隨著鑽井深度增加,自牛頓時代以來的美好幻想逐漸被打破:工程師們真切感受到了地溫梯度的威力,每前進一米,鑽頭都要經受更高溫度的考驗,金屬能對付堅硬的岩石,但高溫令它們變得脆弱柔軟;此外,地層壓力梯度是征服地心的又一巨大障礙,超深井的井壁承受著來自周圍數千米厚的地殼的水平壓力,這口井就像插進地球深處的一根脆弱蛋卷,怎樣維持井壁不崩潰令工程師們費盡了心思。

    覺得一根鋼管很堅硬?把幾百幾千根鋼管連起來試試,它們會組成一根柔軟的金屬麵條,地下岩石的硬度並不均一,使得鑽頭很容易帶著後面幾千米長的的鑽桿偏離垂直線,需要上面的操作者們及時糾正。

    看著就很疼是不是?為了抵抗地底深處的高溫高壓,鑽頭的材料、形狀、鍛造工藝都需要精心設計,造價不菲;另一方面,鑽頭雖然堅固,但磨損速度依舊驚人地快,有時僅僅掘進幾十米就必須更換;為了維持井壁穩定,還要使用套管、鑽井液,而每一樣都不是便宜貨……到 1965 年,該計劃耗資已經超過 1 億 1500 萬美元,但成果相當令人失望。

    三億美元打穿地殼?Too young,naive!高昂的費用令美國國會憤怒地得出結論:地球對他們比出了中指。於是莫霍計劃被叫停,人們的注意力集中在了看起來更加高大上、而且視覺效果更加震撼的阿波羅計劃上。

    美華人如願了。1969 年,尼爾·阿姆斯特朗在月面上踩下了第一個人類腳印,這讓蘇聯領導人們如坐針氈,極力想要在其他方面扳回一城。

    1970 年,在北極圈內的科拉半島上,一項了不起的超級工程開始了。大陸地殼平均厚度為 33 千米,而大洋地殼平均厚度只有 7 千米,所以美華人選擇在墨西哥近海的海底向下打洞;但蘇聯人並沒理會這點,他們在列寧格勒州荒涼的曠野上豎起了一座鬱金香般的金黃井塔,為了保障這裡工作人員的正常生活,蘇聯人還在不遠處建起了整整一個城市——扎波利亞爾內。

    自 1970 年開始,至 1990 年結束,上千名工作人員在這裡忙碌了二十年。 1983 年,科拉超深井抵達了 12000 米深度。1989 年,科拉超深井的 SG-3 鑽孔抵達了地面以下 12262 米處。

    1983 年 12 月 27 日,這些人應當被銘記,從這裡開始,科拉井塔每向下鑽進一寸都是在創造歷史。他們的目標是 15000 米。

    當然,如果純粹只是向著地心挖洞,意義不大。科研鑽探除了追求深度之外,更重要的是取得岩心樣本。

    看見那些複雜的螺旋狀花紋了嗎?岩石在漫長的時光裡會變得像黏土一樣柔軟,給一塊花崗岩施加一個微小的力,持續五千萬年,花崗岩可以變成任何形狀。《肖申克的救贖》裡說地質學所有的要素就在於壓力與時間,某種程度上來說,沒錯。

    在地質學家眼裡,這些花紋是地殼的自白書,它們講述著寂靜的大地深處發生的故事,講述著溫度與壓力的變化規律,講述著礦物熔融與結晶的歷程,而故事發生的歲月可能遠在生命誕生之前。蘇聯人希望這些知識能夠告訴我們怎樣尋找礦床、地球內部的物質怎樣運動、乃至地球從何而來。超深井是指向地球內部的望遠鏡,透過它的“鏡頭”,我們能窺見滄海桑田變化的歷史。

    這兩張圖是科拉井塔的岩心庫,看著很有冷戰背景科幻片中武器庫的感覺,是不是?當年蘇聯人希望這裡能夠引爆一顆“核彈”:世界上第一口抵達地幔的深井!他們對“深井冰”的執著簡直到了可怕的地步,曾經攔住美華人的難題沒能攔住蘇聯人,他們將材料力學利用到了極致,蘇聯的鑽頭經受住了高溫高壓的考驗,不停掘進,向下,再向下。

    也許是深入地殼一萬兩千米這件事聽起來太過科幻,以致圍繞科拉井塔傳出了許多謠言:有人信誓旦旦地說這口井挖到了地獄,地質學家們從井口聽到了地獄裡罪人們的恐怖慘叫,更有人說 SG-3 鑽孔裡飛出了惡魔,導致當局不得不中止鑽探計劃。網上甚至可以找到所謂的“地獄錄音”。

    這是根據科拉超深井取得的岩心與地質資料編制的圖表,可能是人類歷史上至今為止記錄深度最深的地質表格,懸掛在前科拉超深鑽探專案負責人尤里·斯米爾諾夫家中。那些波形多半就是所謂的地獄鬼嚎了,而這些曲線也不一定是聲波或地震波。

    來看一眼這塊了不起的石頭吧。這可不是什麼惡魔,它實實在在出自科拉超深井 SG-3 鑽孔,深度 12260 米,是人類歷史上曾取得的最接近地心的物質。在這個深度,岩石與其中所含的礦物高度變質化,對地質學界而言,它比與之等重的鑽石還要珍貴。

    1991 年蘇聯解體後,科拉超深井專案隨之終止,15000 米的目標也變得遙不可及。2008 年,卡達的阿肖辛油井抵達 12289 米深度,首次打破 SG-3 鑽孔的紀錄;2011 年,俄羅斯在庫頁島的 Odoptu OP-11 油井達到 12345 米深度,再次打破最深紀錄。然而,若考慮到海拔、井壁並不垂直等因素,科拉超深井的 SG-3 鑽孔依舊是人類世界裡離地心最近的地方。

    更重要的是,這兩口“後來居上”的超深井都是石油生產井,而非鑽探井,它們不以取得岩心為目的,對地質學的貢獻遠遠無法與科拉超深井相提並論。

    左上角的放大圖裡,最上部的淺灰色區域中,由地表向下劃一條大概穿過淺灰色區域厚度三分之一的線段,bingo,你抵達了人類向地心進軍的前哨站。

    在柯南道爾的《地球痛叫一聲》中,查林傑教授那口井的深度是八英里,換算一下約為 12.8 千米,與半個世紀後科拉超深井的成就相去不遠,如此巧合實在令人遐想。

    把地球看成是個雞蛋,經過美國與蘇聯幾十的年努力,我們連蛋殼都沒鑽透。抵達莫霍面至今是地質學家的一個夢,今天我們已經擁有了飛出太陽系外的探測器,但對腳下的大地依舊知之甚少。有個笑話說,“新地平線號”探測器駛向冥王星之前,我們對冥王星的瞭解能寫在一張撲克牌上。如果把我們對地球深部結構的瞭解寫下來,估計也就是十幾張撲克的事兒,保不齊還有富餘。

    還記得美華人那個燒起錢來不要命的莫霍計劃嗎?他們冷靜下來之後提出了這個計劃的經濟適用版:深海鑽探計劃(Deep Sea Drilling Program,DSDP),然後經過若干次系統升級與資料片更新,終於得到了莫霍計劃 2.0 版本:大家一起來燒錢。這就是綜合大洋鑽探計劃,或稱 IODP(Integrated Ocean Drilling Program),帝國主義列強基本人人有份,中國於 2004 年加入了列強們的行列(咦哪裡不對),成為向地幔進軍的先鋒。

    現實很嚴酷,不過科幻作家們已經無數次證明,物理規律從來攔不住他們的想象力。

    劉慈欣在《帶上她的眼睛》和《地球大炮》兩篇小說中則提出了新的進軍地心方案:使用簡併態物質製造井圈與地心飛船。簡併態物質具有極高的密度,以致在地殼中可以自行下沉,就像石子在水中下沉那樣。形成簡併態物質本身就需要相當極端的溫壓條件,因此地溫與地層壓力也對它無可奈何。但很可惜的是,製造簡併態物質和製造《三體》中的水滴差不多,對目前的物理學界來說實在有點過於遙遠。

    冷戰落幕後,由於汲取了蘇聯的教訓,各國在科技研發方面越來越注重效益與實際收穫,而非追求政治上的象徵意義。耗資巨大的超深井計劃在世界範圍內都進入了平穩發展的階段,蘇聯人那種十年狂飆突進一萬米深度的盛況多半是不會再現了,有些惋惜,但更多的是慶幸。

    縱觀 19 世紀末以來的科學發展史,幾乎任何一門自然科學的突破都是在物理學為其鋪墊好道路之後才實現的。任重而道遠。

  • 2 # 小莫墨天使

    地球是由地殼,地幔,地核構成的

    地殼是固體,所以一般的地面無方通到地心

    地幔是液態的岩石,火山爆發就是地幔中的岩漿衝破地殼,因此火山口可以到達地幔

    但是由於壓力巨大,地核雖然溫度極高,已經為固體,所以無法到達地心

  • 3 # 齋刀閒者

    可以進入。

    人類可以在任何地方進入地心。

    前提是解決高溫、高壓、高阻力、強磁等惡劣條件下的防護、感知、推進等問題。

    裸體進不去,除非是上帝,超人或超級賽亞人可以試試,不保證能活著出來。

    這活兒,需要很高科技裝置,現在的人類,暫時還做不到。

  • 4 # 來看世界呀

    火山是岩漿在地球地殼薄弱處噴出形成的,理論上從火山口可以進入地心,但是岩漿比水粘滯得多得多,而且溫度千度以上,現代的人類還沒能力在那麼高溫的環境中活動。

    火山尤其是活火山,其實是地質的薄弱地帶,地球的物質由於引力的收縮,越往內部的壓力越大,而地球內部由於地球形成時的碰撞產生的熱量(地球處於星際空間,碰撞產生的熱量只能靠熱輻射的放射消散,因此比較慢,早期碰撞產生的熱量被儲存了下來)、放射性物質衰變鏟產生的熱量(因為引力的作用,放射性物質比較重,在地球形成過程中沉入地球核心地帶)、引力潮汐(月球、太陽的引力導致地球不斷地形變和恢復,導致物質的摩擦,產生熱量)導致物質摩擦引發的熱量轉換,導致地球內部的溫度非常高,且內部的溫度隨著深度的增加而增加。

    在地下十幾公里地殼之下的地方,岩石就已經融化成為岩漿,因為各種熱量產生方式導致地球內部的溫度很高,地球的核心處是液態鐵鎳組成的外核以及固態鐵鎳組成的核心,因為物質的熔點和壓力緊密祥光,地球最中心的鐵鎳由於壓力巨大熔點上升到7000℃左右,所以核心是固態的鐵鎳。而在核心和地殼之間,由於更多的物質是岩石構成,雖然在地下也會因為壓力增加熔點升高,但是升高的範圍還是有限的,在地殼之下岩石就融化成液態。而地球本質是物質構成,引力定律決定物質的引力相互作用的結果是物質間的距離縮小,對於地球內部就是壓力的增加,越往下壓力越大。

    地下的岩漿因為密度接近固態的岩石,因此非常粘稠凝滯,因此對固態的地殼的衝擊和摩擦比較嚴重,這就使得地殼會不斷地運動,因此必然出現地殼的裂縫,或者薄弱地帶。地球內部的岩漿在地球引力的作用下,當然是向著引力降低的方向移動,因此會從地殼裂縫也就是火山中噴出,炙熱的的岩漿噴湧時會凝固,凝固的就形成了金字塔型的火山口,而岩漿又可以融化固態的岩石,又可能導致火山的高度被消融、岩漿沿著某一側奔流下來,影響到廣大的面積之上。尤其是活火山,雖然並不一定噴發,但是致熱的岩漿也會因為壓力到達地表附近,不斷地冒著泡,隨時都可能噴湧,這種活火山中越往下溫度越高,岩漿確實可能通向地下。

    科學家曾將也想過透過火山口向地球內部探索,但是有兩方面因素影響,其一是地球內部的溫度太高,人類目前製造的最耐高溫的物質也不過只能抵抗3400攝氏度左右的溫度,地球核心的溫度最高可能再6500℃以上,以人類如今的能力尚無在這麼高的溫度環境中活動的能力;其二就是特別高的壓力,本身海水的壓力就很大了,而海水不過是覆蓋在岩層和演講之上密度很低的物質,地球內部的岩漿環境中壓力只會更大,人類的探測器能否適應地球內部的壓力實在是不好說,所以目前探索地球內部主要是間接的方式。

    科學家曾經設想,從火山口中投入某種特殊的探測器,由於地球內部的壓力,探測器的熔點會隨著壓力的增加而升高,或許並不會被地球內部的高溫融化,但是這樣的探測器也只能透過擴散運動沉入地心,保守估計需要兩三萬年的時間,因為地球內部也有很強烈的岩漿對流運動。3萬年的時間,人類說不定已經有了直接探測地球內部的實力,現在沒有實力的情況下瞎折騰神馬呀。

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