自1864年儒勒·凡爾納出版著名小說《地心游記》以來,穿越4000英里(約6437 公里)到達(dá)地心,一直被視為瘋狂的幻想。但最近英國上映的根據(jù)這部小說改編的新3D好萊塢大片提醒我們,在現(xiàn)實(shí)中,探索地心也可以成為一次美妙的旅行。
根據(jù)我們從科學(xué)和歷史中對腳下數(shù)千英里深的地球的了解,如果我們真有這樣的機(jī)會深入地心,那將是一段非同尋常的旅程。我們的向?qū)?、加州理工學(xué)院的行星科學(xué)教授大衛(wèi)·史蒂文森為我們指出了一個欣賞我們腳下地層奇觀的方法。
他設(shè)想在地殼上打開一個大裂縫(比如用一枚核彈燒開地殼,然后將一個探測器放入其中,并將數(shù)千噸熔化的鐵放到裂縫內(nèi),利用鐵水在巖石間打開一條通路,幫助探測器沉到地心。這個過程大約需要一周時間。史蒂文森建議使用的探測器將非常小,大約和一個柚子差不多大,但是將來有一天,人們或許可以研發(fā)出可以使用相同技術(shù)的載人交通工具。
于是,我們的行李箱已經(jīng)整好,安全帶已經(jīng)系緊,我們想象的運(yùn)輸艙已經(jīng)啟動,準(zhǔn)備開始穿透地殼、沉向地心的旅程。
我們第一站會看到這樣的畫面:在大約60英尺(約18米)的深處,有大約30種奇怪的爬蟲動物,隱藏在地球深處這個漆黑的環(huán)境中。在這種潮濕漆黑的洞穴中繁衍生息的生物包括盲蜘蛛、水蝎子和水蛭。無數(shù)年前與地面的同類斷絕聯(lián)系后,它們顯然已經(jīng)依靠地下水產(chǎn)生的硫化氫和沼氣幸存下來。
我們繼續(xù)下沉,至少會遇到這些生命形式,因為科學(xué)家已經(jīng)在羅馬尼亞的莫維勒洞穴中發(fā)現(xiàn)過類似的動物,這個洞穴與世隔絕的時間已經(jīng)超過550萬年。但是1986年建筑工人偶然將它挖出時,生物學(xué)家在這個洞里發(fā)現(xiàn)了奇怪的地下生命。
然而,如果我們繼續(xù)向地心前進(jìn),我們會遇到人類已知的生命形式可以生存的最深棲息地。今年初,科學(xué)家在加拿大海底1.11億年前的沉積物內(nèi)發(fā)現(xiàn)了這些被稱作古生菌的單細(xì)胞微生物。它們生活的淤泥的溫度高達(dá)100攝氏度,它們在水達(dá)到沸點(diǎn)的高溫下生存的能力,表明在其他行星的極端環(huán)境下發(fā)現(xiàn)類似生命形式也是有可能的。
下沉到7.4英里(約11.91公里)處,也就是到達(dá)世界上最深的人造洞穴的深度。這個人造洞穴位于俄羅斯北部科拉半島。冷戰(zhàn)時期,蘇聯(lián)決心在前往地心和月球方面超過美國人,世上最大的地上鑿孔——科拉超深鉆從1970年開始挖掘,直到1989年才結(jié)束。傳說,俄羅斯人從鉆孔中聽到了哭聲和叫聲,他們擔(dān)心他們已經(jīng)鉆透了地表,進(jìn)入了地獄內(nèi)部,因此放棄了繼續(xù)在科拉半島鉆探。
事實(shí)上,俄羅斯人停止挖掘工作的真相非常簡單:這個深度的巖石非常熱,鉆頭的壓力導(dǎo)致巖石熔化,好不容易鉆出的洞會重新封上??评钽@是一項具有里程碑意義的成就,但是俄羅斯人事實(shí)上僅挖穿了地殼的三分之一,他們還需要再挖掘3900多英里才能真正到達(dá)地心。
目前正在進(jìn)行的一項國際合作項目“綜合海洋鉆探計劃”打算向地心方向鉆得更深。由于位于海底的地球外層(或稱地殼)通常最薄,日本的一個科學(xué)家小組計劃在太平洋洋底鉆孔,這里的地殼厚度僅為6英里(約9.66公里)。通過這種方法就能穿透地殼,進(jìn)入地球第二層(或稱地幔)。
地幔是我們地心之旅的下一站。我們依據(jù)幾個世紀(jì)以來人們提出的有關(guān)地球和地球內(nèi)部物質(zhì)的一些奇異理論,開始這段不可思議的旅程。
比如,17世紀(jì)的天文學(xué)家埃德蒙·哈雷就相信地球是中空的,只是地球上有著生命和大氣。他相信,北極光是從兩極薄地殼中跑出來的熾熱氣體。也有人認(rèn)為,兩極是空洞,是地球南北的兩個入口,這一理論曾引起過希特勒的極大興趣。
在紐倫堡審判中,德國海軍司令鄧尼茨透露,二戰(zhàn)時期他曾為希特勒“在一個永恒冰層中間修建一座堅不可摧的堡壘”。這句話引起了有關(guān)希特勒和其他納粹分子在戰(zhàn)爭結(jié)束后從盟軍的鼻子底下逃走、躲進(jìn)地球內(nèi)部的陰謀論。一些地球空洞學(xué)理論的信仰者仍堅持認(rèn)為,納粹分子的后人至今仍然藏在里面。如果真是這樣,他們一定避開了對我們的地下進(jìn)行的大量地震勘測活動。
但是研究顯示,地幔厚1800英里,占地球總?cè)莘e的70%,由凝固上層和熔化物下層組成,凝固上層漂浮在熔化物下層之上,下層的熔化物有時也會跑到地球表面,這就是火山爆發(fā)中的熾熱熔巖。和爐火上慢燉的湯一樣,這一地下流體層的流動和振蕩非常緩慢。這一過程會導(dǎo)致地球表面的板塊移動并彼此摩擦。板塊移動的速度和指甲生長的速度相當(dāng),只是它們的緩慢變化會造成災(zāi)難性的地震。
計劃鉆入地幔的日本科研小組相信,可以在地幔中找到生命的證據(jù),雖然地幔與地殼分界處的溫度高達(dá)400攝氏度,而且繼續(xù)鉆下去的話,溫度會很快升高到1000攝氏度。他們相信地幔存在生命是因為他們發(fā)現(xiàn),上層地幔的巖石與海水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時產(chǎn)生了生命存在必需的化合物,而這些反應(yīng)可能會生成最早的生命形式。
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),中國版圖之下800英里處是一片汪洋,大小相當(dāng)于北冰洋。地下海水的存在,被認(rèn)為是地殼移動引起原始太平洋海底帶水巖石迅速插入地幔所致。
地下海洋冰冷且移動極其緩慢,以致水分都不會蒸發(fā)掉,水蒸汽升至地殼會凝固落回。于是,海水就被鎖在巖石中,而不是形成連續(xù)而流動的水體。和科學(xué)家在紐芬蘭島發(fā)現(xiàn)的一樣,地下海洋很可能支持極其原始的生命形式。
所以,到這個時候,我們的運(yùn)輸艙已經(jīng)將形成高級生物的地層遠(yuǎn)遠(yuǎn)地甩在后面了。
當(dāng)我們到達(dá)地幔底部時,溫度高達(dá)3000攝氏度,壓力是地表的100多萬倍。然后,當(dāng)我們從地幔向地球下一層—地核移動時,最好呆在我們的運(yùn)輸艙里,地核的外核從大約1800英里(約2880公里)的深處開始,厚約1300英里(約2080公里)。
外核主要由液態(tài)鐵組成。當(dāng)?shù)厍蛐D(zhuǎn),液態(tài)鐵流動并旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生地球磁場,我們這才有了羅盤上的南、北、西、東。這反過來作為一道保護(hù)屏障,為我們擋開太陽發(fā)出的危險的射線。
到達(dá)大約3000英里(約4800公里)深的外核底部,我們終于接近了與地球內(nèi)核的分界線——一個在其邊界6000攝氏度左右的高溫下燃燒的鐵球。這種熱能很大一部分要追溯到45億年前地球由一大塊旋轉(zhuǎn)氣體和塵埃組成時。碰撞微粒和放射性衰退產(chǎn)生的摩擦力的結(jié)合,幫助產(chǎn)生了現(xiàn)今還在燃燒的火。在這樣的溫度下,金屬一般會被熔化,但這里的壓力如此大——將近大氣壓力的400萬倍,以致普遍認(rèn)為是它將內(nèi)核鑄成了一個固態(tài)的鐵球。
再向深處約700英里(約1120公里),我們就來到了最后的目的地:地球中心。在這個地方,地心引力把處于失重狀態(tài)的我們向四面八方拉。不幸的是,現(xiàn)在最實(shí)際的問題超過了所有喜悅,我們必須考慮究竟如何回家。在地心這里,溫度高達(dá)7000攝氏度,比太陽表面的溫度還要高。另外,我們盡可能地在這里多逗留些時間,因為在這里看到的東西不可能永遠(yuǎn)保持這個樣子。原因是,地球正在逐漸冷卻。有一天,熾熱的地核可能會凝固,把我們的地球變成一個冰冷的象月球一樣的死寂的星球。
這是一種令人害怕的想法,但現(xiàn)在還不必驚慌??茖W(xué)家們估計這種冷卻以每10億年100攝氏度的速度發(fā)生。因此,將來有一天,科技發(fā)達(dá)了,我們?nèi)杂袝r間買票,踏上這趟4000英里長的生命之旅。