裴雅明

地球直徑12742千米，但包括人類在內(nèi)的生物大都生活在地球的表面，那么，地球內(nèi)部巨大的區(qū)域里都有什么？地心是什么樣子？現(xiàn)在，請隨著本文，來一次直搗地心的虛擬深度探秘。我們乘坐的是一支核動力鉆探火箭，它會垂直鉆入地心，因此，一路顛簸，請大家系好安全帶。

2010年的一天，危地馬拉的一處社區(qū)突然發(fā)生地陷，出現(xiàn)了一個100米寬的巨大地洞，仿佛地獄之門被打開，讓人不禁想進(jìn)去一探究竟。那么，如果真的打開一個地洞，通往地心，我們會遇到什么呢？

穿越地球的表皮——地殼

地殼是地球堅(jiān)硬的表層，有的被土壤、水覆蓋，平均厚度達(dá)17千米，山脈隆起的部分當(dāng)然更厚，平均達(dá)40千米。雖然海洋可深至萬米，但海底依然屬于地殼，只是較薄，一般是幾千米。然而，如果把地球比作一個蘋果的話，如此厚的地殼卻只相當(dāng)于蘋果皮。

地心環(huán)境太險惡

越接近地心，溫度就越高。平均而言，深度每增加1000米，溫度上升約25℃。12000米深處，科學(xué)家們測得的溫度是180℃，這距離地殼之下的地幔還有幾十千米呢。而地核溫度將達(dá)到5000℃以上，目前熔點(diǎn)最高的材料才4215℃，因此，沒有任何材料可以耐受如此高的溫度。

越接近地心，壓力也越高。當(dāng)深入地下1000米時，壓力就相當(dāng)于4頭大象壓在你的頭上;而在地心，壓力相當(dāng)于47700頭大象壓在你頭上。

因此，即便地球上有這條隧道，我們也無法穿越地心。

我們能穿越地心嗎？

假設(shè)地球上已經(jīng)有兩個洞口，連通一條筆直的隧道，貫穿整個地球，并穿過地心，我們能否通過這條隧道從地球的這端到達(dá)另一端？

穿著裝備進(jìn)地心

那么，假設(shè)我們發(fā)明了裝備可以保護(hù)自己不受任何傷害，那么，當(dāng)一個人跳進(jìn)洞里會發(fā)生什么呢？

一開始，人或物體會加速向下落，但穿過地心后，在后半段旅程中，地心引力起反作用，減慢你的速度，使你一直做減速運(yùn)動，當(dāng)你到達(dá)另一端的地面時，速度差不多正好為零。此時，如果你身手敏捷地抓住地面或一個牢固的物體，你就平安抵達(dá)目的地了。從地心一端到另一端所花的時間大約為40分鐘。

但如果你反應(yīng)較慢，沒有夠到地面的任何東西，地心引力會再次把你拉回地心，直到隧道的另一端。如果你總是沒能成功地抓住地面，你就會像鐘擺一樣在這條隧道里持續(xù)往返運(yùn)動。

你可能會掉進(jìn)海里

還有一個問題，地球70%以上的表面是海洋，隧道兩端表面都是陸地的地點(diǎn)非常少，因此，你從另一端出來時很有可能掉進(jìn)海里。

人類能打多深的洞

1970年，前蘇聯(lián)科學(xué)家為了對地心一探究竟，決定通過鉆探技術(shù)，打通地殼，鉆探的地址在今俄羅斯的科拉半島。

科學(xué)家們的鉆探方式并非一洞到底，而是先打出一個主洞，再打出一些分支。到1983年，其中一個分支打到了12000米深?？茖W(xué)家們計(jì)劃于1993年打到15000米深，然而，1983年到1993年10年間，深度只增加了262米，即總深度12262米，洞內(nèi)的高溫使鉆探無法繼續(xù)進(jìn)行。傳說科學(xué)家們在這時聽到了“靈魂的慘叫”，以至于有人稱之為“深入了地獄”。

由于鉆探的困難和經(jīng)費(fèi)難以為繼，鉆井工作于1993年終止，這個鉆井被稱為“科拉超深鉆井”，曾是世界上人類打的最深的洞。

這一記錄于2011年被一口油井打破，這口油井位于俄羅斯薩哈林島，被稱為“Z44-Chayvo”，深度達(dá)12376米。由于石油開采越來越多，淺層石油已經(jīng)幾乎被采光，石油公司只能向更深處尋找。

盡管這兩個洞如此之深，甚至超過了海洋最深處——馬里亞納海溝最低點(diǎn)，卻仍然沒能穿透地殼。

地球深處的大發(fā)現(xiàn)

科拉超深鉆井的深度雖然沒達(dá)到計(jì)劃的深度，但科學(xué)家們獲得了許多驚人的發(fā)現(xiàn)。

在深度達(dá)到3000米時，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的巖石樣本與宇航員從月球上帶回的非常相似，這證明了月球形成的理論：當(dāng)?shù)厍蜻€非常年輕時，一個地外天體與地球相撞，當(dāng)時地球的一部分地殼沖入太空并形成了月球。

在深度達(dá)到6400米時，科學(xué)家們有了更驚人的發(fā)現(xiàn)——20種不同的微小古生物化石。當(dāng)時的科學(xué)家不相信在如此高溫高壓的地下還有生命，認(rèn)為這是巖石樣品被地球表層污染的結(jié)果。然而，之后幾年的研究表明，地球深處確實(shí)存在生命。

科學(xué)家們已經(jīng)在4600米深的地下和太平洋底下的沉積物深處發(fā)現(xiàn)了有機(jī)體，根據(jù)科學(xué)家估算，地下巖層中的微生物可能占了地球微生物的70%。一些細(xì)菌可忍受132℃的高溫，因此，理論上，地下8000米深的地方都可能存在生命。

進(jìn)入地球的主體——地幔

地幔大約有2900千米厚，占地球總體積的84%，是地球的主體。組成地幔的大多是固體巖石，但在某些區(qū)域，巖石像粘稠的面團(tuán)一樣可以流動，如地殼的板塊邊緣。地幔中的熱量和物質(zhì)的移動是地殼運(yùn)動的主要原因。

地幔被分為上地幔、過渡帶、下地幔和D層。

如何探測地下深處

地幔以及地核如此之深，溫度和壓力如此之高，人類從未對其進(jìn)行過直接的探索，但可以通過一些方法間接獲得地幔的信息。

鉆石是地幔的信使

形成鉆石的條件非?？量?，需要5～7萬個大氣壓，以及1100℃～1500℃的高溫，而上地幔就具備這些條件。在火山爆發(fā)的過程中，會有鉆石隨著巖漿來到地表。

然而，科學(xué)家關(guān)心的不是鉆石，而是鉆石中的異物，這是在鉆石形成過程中，被困在其內(nèi)部的地幔物質(zhì)，如水、海洋沉積物、碳等。這種被包裹在巖石中的巖石被稱為“異晶體”，除鉆石外，還有其他可形成異晶體的巖石，但帶來地幔信息最多的是鉆石。通過對鉆石異物的研究，科學(xué)家們可以了解到7 0 0千米深處的下地幔。

穿越地心的地震波

地震發(fā)生，是因?yàn)檎鹪吹恼饎影l(fā)出攜帶巨大能量的地震波，地震波可以穿越地心，而地震波的不同形狀可以反應(yīng)不同物質(zhì)的特性。世界各地都放置了檢測地震波的儀器，科學(xué)家們將檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯集和分析，就能得到地幔和地核的一些信息，如上地幔與下地幔之間的過渡帶就可以通過地震波探測到。

科學(xué)家們還利用地震波繪制地幔地圖，從而獲得地質(zhì)活動如板塊移動的精確信息;實(shí)驗(yàn)和電腦模型也能幫科學(xué)家研究地核。

到達(dá)地心——地核

經(jīng)過一段艱難的行程，我們的鉆探火箭終于到達(dá)了地心，即地核。地核的溫度、壓力和密度都非常高，半徑約3485千米，幾乎完全由金屬組成，并分為外核和內(nèi)核，外核為液態(tài)，內(nèi)核為固態(tài)。

地核一個巨大的作用是產(chǎn)生了磁場，保護(hù)地球生命免遭太陽輻射的傷害。

地核的熱量哪里來？

地核的溫度為4500℃～6000℃，其熱量主要來自于兩個方面。

幾十億年前的熱量保留至今

當(dāng)太陽誕生后，隕石在引力作用下相互吸引，形成更大的物體，于是吸引了更多的物體，直到地球達(dá)到現(xiàn)在的大小。物體相互碰撞和擠壓時，會產(chǎn)生熱量，你試試拍手拍得久一點(diǎn)，手掌就會發(fā)熱。在隕石撞擊的過程中，熱量大量積累， 儲存在地球內(nèi)部，直到今天都沒有完全散去。這部分熱量約占地球內(nèi)部總熱量的10%。

放射性元素釋放能量

另外90%的熱量來自于放射性元素的衰變。

有一些元素不太穩(wěn)定，會在一段時間內(nèi)不停放射出粒子、射線和能量，如238U（鈾）、40K（鉀），這類元素被稱為“放射性元素”，放射的過程被稱為“放射性衰變”。放射過程通常會對生物體產(chǎn)生危害，也是我們通常所說的輻射。當(dāng)元素停止衰變后，就變得跟其他元素一樣穩(wěn)定而無害了。

地球內(nèi)部就存在這樣的元素，并持續(xù)放射出能量，維持著地球內(nèi)部的高溫。

地球會有冷卻的一天嗎？

在45億年前地球形成時，地核是完全融化的，正因?yàn)闊崃坎粩嗔魇У教罩?，地核逐漸冷卻，才形成了固體的內(nèi)核，而且內(nèi)核的體積在冷卻過程中不斷增長。不過，這個過程非常緩慢，每年內(nèi)核直徑只增長1毫米。因?yàn)榈睾擞幸粋€“大棉襖”——地幔包裹著自己。

液態(tài)外核在向地幔輸送熱量，并通過地殼的薄弱之處升至地表，地球才有火山噴發(fā)、地震、溫泉等現(xiàn)象。在這一過程中，外核中的液態(tài)金屬快速流動和旋轉(zhuǎn)，從而使地球產(chǎn)生了磁場。

當(dāng)?shù)厍蜃罱K冷卻下來的那一天到來，地球生命將面臨一個非常艱難的時刻。地核金屬停止流動，地球磁場消失，所有生命都將暴露在太陽輻射之下;火山噴發(fā)、地震等自然現(xiàn)象也會消失，雖然聽上去是好事，但這些活動也為地球帶來了肥沃的土壤，這些好處也會同時消失。

最終，地球會變得像現(xiàn)在的火星一樣。不過，這只會發(fā)生在非常遙遠(yuǎn)的未來。