进军地心的梦

文　澜

在卫星已经飞向太阳系的时候，我们的钻头却只能钻到脚下12千米的地方，这便是“上天有路，入地无门”的现实。为了揭开地球内部的奥秘，科学家们有一个梦想——向地心进军。

科学家的奇思妙想

据英国《泰晤士报》报道，美国行星科学家戴维·史蒂文森正在筹划一项宏伟计划：向地心发射一个探测器。怎样发射这颗探测器呢？他想向地下注入大量的高温铁水，制造一个犹如倒喷的“火山”，借此把探测器送入地下3 000千米处。探测器把地球深处的信息，以地震波形式传回地面。你看，史蒂文森的设想多么奇妙啊！

妙想的最大难度，是如何让探测器通过地壳和地幔。史蒂文森打算用核爆炸炸开一条长、深各300米、宽1米的深沟，或利用地表的一些天然裂缝，比如冰岛的火山坑，在坑内注入1 000万吨铁水，用铁水的巨大质量把大坑下的岩层压出一条深深的裂缝。铁水在地心引力的作用下，顺着裂缝流向地核深处。由于用铁量巨大，一旦实验，可能要征用全世界所有炼铁厂的铁。为什么用铁水灌呢？因为铁储量大、又便宜，还不容易与富含铁的地下岩层发生化学反应。

假如史蒂文森的妙想成真，将会使人类直接接收来自地核的信息。到那时，我们就可以了解地球磁场的状态了。科学家们并不都赞成他的妙想，提出了许多质疑。他们认为，用史蒂文森的方法把探测器送到地核，可能需要数千年的时间；尽管铁水的总量巨大，但在强大的地核压力作用下，可能难以形成直达地核的裂缝；纵然可以形成裂缝，在铁水流下之后，强大的压力也会使裂缝闭合，探测器将无法利用电磁波传送信息，而小小的探测器，又怎么能形成强大的地震波呢？还有人问，铁水能下降多长距离，用什么方法阻止它冷凝呢？

你们看了史蒂文森先生的妙想，有什么问题要问吗？可以来信告诉我们。

给地球钻几个孔

长期以来，人们想用各种方法向地心进军，就因为地壳坚硬岩石的阻隔，迄今为止，人类对地球内部仍然知之甚少。

大陆科学钻探工程，是通过钻孔获取岩芯、岩屑、岩层中的流体——气体和液体，以及在钻孔中安放仪器进行长期观测，获取地下的各种信息。尽管这很难，但科学家们却没有望而却步。

其实，科学钻探始于20世纪60年代。当时，美国提出了一项“深海钻探计划”，1985年美、英、法、德等国拉开了“大洋钻探”的序幕，并获得成功的经验，这使通过大陆钻探获取地球深部的奥秘成为共识。1995年，国际大陆科学钻探组织ICDP成立。我国于当年加入。1996年，中国正式成为ICDP的三个理事国之一。

科学钻探的几十年来，已有13个国家打了近百个深浅不一的科学钻探孔，其中4 000米以上的深孔有20个，深度大于8 000米的大陆科学钻探孔，被称为超深钻。最早进行大陆科学钻探的国家是前苏联，其SG-3钻孔已钻了近20年，入地12 262米，为目前世界上最深的钻孔。我国2001年8月4日也正式开钻，预计5年，进深5 000米。

地球内部有什么

大陆科学钻探将打开一扇扇从未开启的地球之门，改变人类对地球内部组成与结构的认识。地球内部分为3层，由外到内分别为地壳、地幔和地核。地壳实际上是由多组断裂的、大小不等的板块组成，厚度也不均匀。大陆地壳平均厚30多千米，海洋地壳厚约为5千米~8千米。地壳上层为花岗岩层，下层为玄武岩层。理论上认为地壳内的温度和压力随深度增加，每深入100米，温度就升高1℃。2003年的钻探结果表明，在深达3千米以上时，每深入100米，温度升高2.5℃，到11千米深度时温度已达200℃。

地幔平均厚度约2 900千米，呈固态，主要由橄榄石、辉石、斜长石和铁镍合金等组成。地幔又分为上地幔和下地幔。一般认为，上地幔顶部存在一个软流层，估计是由于放射性元素大量集中蜕变放热，将岩石熔融后形成的，可能是岩浆的发源地。下地幔温度、压力和密度均增大，物质呈可塑性固态。

地核的平均厚度约3 400千米，分为3层：外地核、过渡层和内地核。地核只占地球总体积的16.2%，但质量超过地球总质量的31%。地核主要由铁和镍等金属组成。

大陆科学钻探可以帮助人们直接、精确地了解地壳成分、结构和各种地质过程，对开发利用地球资源与环境有重要作用。国际大陆科学钻探计划要探测的主题是：与地震、火山爆发有关的物理、化学过程及相关的减灾措施；近期全球气候变化的方式与原因；天体撞击对全球气候及生物灭绝的影响；深部生物圈与各种地质过程的关系……让我们拭目以待吧。