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人类花300年 仅向地心深处走了0.2% 入地比上天还难?

2017年08月18日 15:23 来源:爱范儿 
当层出不穷的太空歌剧片把人类的足迹拓展到银河尽头,我们对地底的幻想,却停留在几十年前的《地心游记》——跳进火山口,发现伊甸园,听起来更像奇幻而非科幻。但其实,在宇航员抢尽风头的同时,地质学家从没闲着。

  (原标题:人类花了 300 年,仅向地心深处走了 0.2%)

  编者按:当层出不穷的太空歌剧片把人类的足迹拓展到银河尽头,我们对地底的幻想,却停留在几十年前的《地心游记》——跳进火山口,发现伊甸园,听起来更像奇幻而非科幻。但其实,在宇航员抢尽风头的同时,地质学家从没闲着。

  300多年来,科学家对脚下这颗球体的研究从未停止,人类难以克服的困难也许正横亘在地底,而非远在天边……

  进军地心并不是什么新鲜的想法,科学界对它的讨论已有数百年之久。早在17世纪,英国科学家罗伯特 ? 胡克就设想过挖掘一条穿过地核的隧道作为新的旅行方式,并致函牛顿进行讨论。可惜后来两人交恶,这个设想也就此搁浅。

  19世纪,法国科学院的学者们又重新捡起这一想法,那是经典物理学的黄金时代,人们沉浸在物理学大厦即将完工的喜悦中,许多人乐观地认为本世纪或下世纪内人类就可以抵达地心。

  以当时的技术条件来看,钻一个直通地心的洞可比发射飞出太阳系的飞行器简单多了。

  阿瑟 ? 柯南道尔爵士是这个美好幻想的坚定支持者之一。他笔下的大侦探福尔摩斯享誉全球,但许多人可能不知道,除侦探小说外,柯南道尔还创作过一系列科幻小说,主人公为乔治 ? 爱德华 ? 查林杰教授。

  查林杰教授于《失落的世界》中初次出场,从这部小说开始,巨猿、恐龙和蛮荒生物大规模进入读者的视野,它堪称后来《金刚》和《侏罗纪公园》的祖师爷。

  一九二九年,柯南道尔又出版了《地球痛叫一声》,在这部小说里,柯南道尔将行星想象成海胆般有硬壳的生物,它们从遍布宇宙的以太中汲取养分;而查林杰教授打了一口八英里深的井,穿过地壳抵达了地球母亲裸露的内脏。

比上天还难?人类花300年 仅向地心深处走了0.2%

  (《失落的世界》,阿瑟 · 柯南道尔著,图片来源:维基百科)

  再往前追溯,上一部出自名家之手、意图征服地心的科幻小说大概就得推到凡尔纳那篇《地心游记》了。无论柯南道尔还是凡尔纳,他们似乎都想不出什么办法克服横亘在人类与地心之间的最大障碍:地温梯度。每向下一百米,温度要升高两到三度,虽然缓慢,但十分无情。

  以全球平均地温梯度每百米3℃ 计算,地下四千米处温度超过水的沸点,地下十千米处可达到普通打火机火焰的温度,而地心处——虽然尚无精确数据,但地质学界普遍认为地心温度在6000℃ 以上。

  太阳表面也不过5000多摄氏度而已。从这一角度说,征服地心比抵近太阳还要困难。

比上天还难?人类花300年 仅向地心深处走了0.2%

  (Laurent Durieux为儒勒 · 凡尔纳《地心游记》绘制的概念图,图片来源:firewireblog.com)

  但科幻小说家毕竟不是钻井工程师,地温梯度并不能阻挡人类的想象力,凡尔纳与柯南道尔干脆忽视了它,假设地底深处的环境仍然允许人类生存,以方便故事进行下去。

  二战结束后,冷战的大幕拉起,美苏两个超级大国在所有科学领域都展开了竞争。除了家喻户晓的星球大战计划、阿波罗计划以外,当年美苏的目光并不只是盯着星空,同样也投向了脚下的大地。相比遥远的月球、火星,离我们仅有6000多千米的地心似乎是个更具吸引力的探索目标。

  宇航学家们忙着射火箭放卫星送载人飞船上天,地质学家们同样没闲着。1958年,美国启动了 “莫霍计划”(Project Mohole):在大洋底开一口超深井,直达地壳与地幔的分界线——莫霍面。如果做成这件事,其意义将足以与阿波罗计划比肩,美国将成为第一个挖通地壳的国家!

比上天还难?人类花300年 仅向地心深处走了0.2%

  (莫霍计划所用的科考船,CUSS Ⅰ ,图片来源:维基百科)

  苏联不甘落后,二十世纪六十年代初,苏联地球科学家制定了他们自己的超深钻井方案——俄罗斯莫霍计划(Russia Mohole),但进展并不迅速。

  另一方面,美国原本计划用三亿美元完成莫霍计划,可惜事与愿违,大地母亲好像并不欢迎人类的拜访,随着钻井深度增加,自牛顿时代以来的美好幻想逐渐被打破:工程师们真切感受到了地温梯度的威力,每前进一米,钻头都要经受更高温度的考验,金属能对付坚硬的岩石,但高温令它们变得脆弱柔软;此外,地层压力梯度是征服地心的又一巨大障碍,超深井的井壁承受着来自周围数千米厚的地壳的水平压力,这口井就像插进地球深处的一根脆弱蛋卷,怎样维持井壁不崩溃令工程师们费尽了心思。

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