地心探秘新认知

2023-05-30杨琳彦

检察风云 2023年10期

杨琳彦

比浩瀚宇宙更神秘的地核深处

在法国作家儒勒·凡尔纳的科幻小说《地心游记》中，一个奇幻绚丽、神秘莫测的地底世界，激发了人们一直以来了解地心构造的兴趣。

迄今为止，科学家对于地球超深钻井研究——“科拉超深钻孔”，最深处已达到了12262米。1970年，苏联科学家在该国西北端的科拉半岛（Kola Peninsula）开启了探究地核深处的超深井工程。在开钻9年后的1979年，“科拉超深钻孔”打破了彼时9583米的钻井世界纪录。1983年，超深井突破了12000米的深度。1989年时，“科拉超深钻孔”达到了12262米的最大深度。那么，这个数字又说明了什么呢？据测定，珠穆朗玛峰的最新海拔为8848.86米，马里亚纳海沟最深处则为11034米。这就意味着“科拉超深钻孔”的深度不仅超过了世界最高峰的高度，也比世界海洋最深处更深。

或许有人会担心，如此之深的钻孔，是否会把地球给“凿穿”了呢？实际上，一万多米的深度离地壳被真正钻透还差得相当远。假如我们把整个地球看作是一个西瓜的话，那么“科拉超深钻孔”甚至连外层的瓜皮都还没挖透。人们如果想从地表垂直向下抵达地球中央，行程基本在6500千米左右，相当于从阿联酋的迪拜到南非约翰内斯堡的飞行距离。当前人们挖地钻孔的最深距离，仅仅才沿着地心探索的方向笔直往下前行了1.2万米，只占到地表到地心总行程的0.2%左右。

既然当前人们已探知的地底深度距离地心仍相去甚远，那为什么不继续向下钻探呢？从理论上说，向地底钻孔就是将钻杆安装至旋转钻机上，持续往下钻探就行了。但实际上这一过程并非如想象中的这般容易。尤其是超深钻井工程，越往下钻，其面臨的技术难度也越大。地层压力，就是地心探秘时首先遇到的一大障碍。超深钻井的钻杆在不断下探的过程中，井壁时刻承受着周围数千米厚度的地壳压力。此时的超深钻井，就如同一根插向地底深处的“蛋卷”。要想维系脆弱的井壁不塌陷，就足以让科学家们感到头疼。此外，地底深处的高温也是阻止人们进一步了解地心的另一道“拦路虎”。钻杆每向地球内部钻探100米，其承受的温度就会升高3℃。当钻探深度达到1万米后，地壳的温度已有200℃左右，这导致钻头被软化和熔化，给钻探设备带来了极大的考验。

“套娃结构”的地球内部组成

面对神秘的地心深处，科学家们从未停止过对地球内部的探索。一段时期以来，科学家们基于对地球整体结构的大致了解，将地球这一岩质球体分为了地壳、地幔和地核三部分。想必牛油果对于大家来说都不陌生，其由外向内可分为果皮、果肉和果核。当我们把牛油果一剖为二后，就可以清晰地看到其内部构造。从某种程度而言，地球横截面与牛油果较为相似。

地壳：如果将地球看作是一个牛油果，其最外层的果皮即是地壳，也就是我们脚下所处的地表，可分为大陆地壳和海洋地壳。这也是地球内部构造中，厚度最薄的一层结构。海洋地壳较薄，平均厚度在17千米左右；大陆地壳则比较厚，平均为33千米。但即便如此，以当前科技文明的发展程度，人类仍没有能力将其钻透。

地幔：牛油果中间的果肉部分，远比果皮要厚得多。同样，地幔厚度也远超地壳，约占地球半径的四分之三。据测算，地幔的平均厚度约为2865千米。地幔层的温度随着深度的变化，会不断上升。至于温度高到什么程度，目前也没有一个确切数据，可能并不会低于太阳表面温度。上地幔主要由橄榄石等物质构成。地幔越深处，温度和压强也越高，其到底由哪些物质组成，目前仍是一个未知数。地球上的火山岩浆，就出自地幔层中流动的岩浆。

地核：当我们切开牛油果后，会发现其内部有一颗较大的果核。同样，处于地心最深处的地核，其厚度也异常惊人。地核的平均厚度超过了地幔层，能达到3400千米左右。作为地球核心的地核，可分为外核和内核两部分。外核为液态，系为保护内核而存在，将内核包围后进行着高速流动。内核则是一个密度很大的固态金属核，可能由各类重金属物质所组成。人们生活的这一蓝色星球，能够孕育出生命，且拥有健康稳定的生态系统，都离不开地核如永动机般的系统运行。

深入地心的最新认知

掌握地核内部构造对于了解地球是如何形成的，何时地球将不再适合人类居住等问题尤为重要。除了地底钻探的超深井工程外，当前科学家们也在尝试利用其他技术和数据信息，来进一步了解我们脚下这片土地的更深处。

地震形成的地震波，可以说是人们获取有关地球内部情况的最重要数据。由于地层间的不同，地震波的移动速度也有所区别。基于这一原理以及相应的技术手段，研究人员最新发现，地震波沿着地球直径来回传播最多有5次。这一传播了5次的地震波，为地球内部的探索提供了新的方向和工具。

2023年2月22日，澳大利亚国立大学地球科学研究院科学家在国际学术期刊《自然·通讯》发表的最新研究，对地球内部的“套娃结构”提出了全新的认知。科学家们在梳理了探测器数据的同时，对地震在地球内部传播时产生的地震能量波进行了测量，并首次观测到沿着地球直径传播了5次的地震波。这一情况，揭示了一个半径约为650千米，且不同于内核的存在。该最新发现显示，地球内部的“套娃结构”中，还有一层最为神秘且此前不为人所知的结构——“最内层内核”！换言之，在地核的内核中，还有着一个半径为650千米左右，几乎由铁、镍合金组成，且带有其他微量元素的球体！铁是银河系中最为常见的元素之一，很多陨石中都被发现含有铁的成分。但根据测定，地表实际的含铁量并没有想象中的那么多。这就带来了一个问题，铁元素去哪里了呢？有研究人员提出，在彼时地球形成之初，大量的铁沉降到了地核之中。