挖地球非常有意義。
因?yàn)槿祟愃械牡V產(chǎn)資源都埋在地面以下,地球深處有無數(shù)的寶藏,黃金、白銀、鉆石。
》如果我們?cè)诘厍蛏洗蚨?,一直挖,?huì)遇到什么?
答案是,有想象不到的困難。
1970年,前蘇聯(lián)在靠近挪威邊境的科拉半島打了一口超深鉆井,鉆探深度達(dá)12,263米。雖然現(xiàn)在有石油鉆井超過了科拉鉆井深度,但是科拉鉆井是第1個(gè)用于科學(xué)研究的超深井,里面布置了傳感器。
打科拉鉆井的目的就是為了打穿地殼,但是最后263米進(jìn)展極為艱難,而且從洞里面?zhèn)鱽砹说鬲z般嘯叫聲音。
2012年,日本深海鉆探船“千秋號(hào)”鉆入太平洋海底,計(jì)劃是穿過地殼。地殼在陸地上有30到60公里厚,但在海底最薄的地方只有5~7公里厚。
如果“千秋號(hào)”的鉆機(jī)突破莫霍面的過渡邊界,將到達(dá)地幔。
這是地殼和地球高溫熔融核心之間的2900公里厚的神秘層。
科學(xué)家對(duì)地幔層了解較少,提取樣本將是一項(xiàng)重大的科學(xué)成就,有人將其稱為地質(zhì)學(xué)版本的登月。但是實(shí)際上這個(gè)工作比登月還要難!
》古語說:眼見為實(shí),耳聽為虛。
我們對(duì)地球內(nèi)部的了解,絕大部分是虛的,因?yàn)榭床灰姟?/span>
人類對(duì)地球內(nèi)部構(gòu)造的知識(shí)基本上來自于“聽” ,也就是振動(dòng)在地球內(nèi)部傳播的情況。
1909年,克羅地亞科學(xué)家莫霍洛維奇在測量地震波的傳播速度的時(shí)候發(fā)現(xiàn),地震波的橫波和縱波在地表下30公里處有一個(gè)明顯的分界層,速度會(huì)突然增加。
這表明這里的物質(zhì)與地表的物質(zhì)不相同,這就是所謂的莫霍面。
莫霍面以上是地殼,它的主要成分是玄武巖,以下是地幔,它的主要成分是橄欖巖。
地幔的密度不僅比地殼的密度要高(地殼的密度為2.9,地幔的密度為3.3),而且地幔的彈性模量比地殼也要高,這意味著地幔是比地殼更堅(jiān)固的固體。
但是地幔又有可塑性流體的性質(zhì),所以才會(huì)推動(dòng)地殼運(yùn)動(dòng)。
然而,以上都是科學(xué)推理。
真實(shí)的地幔是什么樣子?一定要打穿莫霍面以后挖出來看一看,這就是科學(xué)家們執(zhí)著和努力的原因。
》美國是最早打算鉆穿地殼的國家。
早在前蘇聯(lián)的科拉超深鉆之前,美國就打算在太平洋底打穿地殼。
60年代初,美國在東太平洋的瓜達(dá)盧佩島附近的海域開始了鉆探計(jì)劃,最深的洞僅穿透地殼183米,剛好穿過地表的沉淀物,進(jìn)入堅(jiān)硬巖石的下層。
一些美國國會(huì)議員認(rèn)為挖掘地幔不值得付出代價(jià),于是在1966年,他們?nèi)∠诉@個(gè)項(xiàng)目。
現(xiàn)在科學(xué)家們希望美國、日本和其他國家能夠集中資源來支付這一費(fèi)用。
即使科學(xué)家們?cè)诤5渍业搅丝赡茏畋〉牡貧げ糠?,這仍然意味著至少要鉆透幾公里的固體巖石。
更困難的是,當(dāng)深入地球時(shí),會(huì)遇到極端的溫度,和極端壓力??赡艹^538攝氏度,以及驚人的壓力3000~5000大氣壓。
由于這種壓力擠壓了設(shè)備,保持設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)將是一個(gè)挑戰(zhàn),更不用說把正在挖掘的材料推回到地表。
不過,有利的一面是,在過去半個(gè)世紀(jì),石油工業(yè)的鉆井技術(shù)取得了顯著進(jìn)步。有改進(jìn)的鉆頭、工具和儀器,它們更能承受高溫和壓力。
全球定位系統(tǒng)和其他先進(jìn)技術(shù),使鉆井船在深水中保持在同一地點(diǎn)要容易得多。
》挖穿莫霍面對(duì)人類有什么價(jià)值?
關(guān)于地幔的知識(shí)相當(dāng)有限,科學(xué)家從未得到過地幔的純樣本。目前只能通過研究地震波和檢查從火山流出來的熔融巖石來找出答案。
甚至科學(xué)家還需要通過外太空的隕石來尋找答案。因?yàn)橛行┓浅>薮蟮男⌒行亲矒舻降厍蛞院?,?huì)砸穿地殼,讓地幔里的物質(zhì)濺射到太空。
地球的地質(zhì)構(gòu)造有很多未解的謎團(tuán)。幾十億年前地球是如何形成的,如何發(fā)展出地核、地幔和地殼的,以及板塊構(gòu)造是如何開始的,這些問題都需要通過了解地幔來解答。
對(duì)地幔的研究或許可能解開地殼以及板塊之間如何相互擠壓的問題,甚至可能預(yù)測地震和火山爆發(fā)。
而且在地殼內(nèi)部深處很可能有細(xì)菌等微生物,可能封閉在那里幾十億年獨(dú)立演化。這對(duì)于了解生命的起源也非常有意義。
但是到目前為止,所有鉆到莫霍面的努力都以失敗而告終,包括前幾年開始的日本等國的計(jì)劃,在鉆入地層較深的地方都遇到了難以想象的困難。
很可能在30年內(nèi),人類沒有辦法鉆穿莫霍面。也許還要更長,超過大多數(shù)人的有生之年。
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