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在太空,人类曾探索过太阳系中差不多所有行星,甚至到太阳系的边缘。但在我们身处的地球,除了地壳的最外层,我们却从来没有对地球深处进行勘探,最中心的地核更可谓人类至今最大科学谜团,其神秘程度不亚于星空。
地心神秘不亚于太空
人类至今开凿的最深地底洞井不过12公里,不及地壳的1/3;对地幔的认识亦仅限于火山喷出的岩浆;而深埋在3000公里下面的地核则是一个完全未经探勘的领域。随着太空科学家对外星探索与研究热情的高涨,一些地球物理学家也提出了“我们居住的行星是否也值得相等的研究投资”的疑问。美国加州理工学院行星科学家戴维·史蒂文森(David J.Stevenson)尖锐地指出:“地球才是事关人类生存的惟一所在——知道地函与地核的组成与温度,对了解地球起源是至关重要的。我们若不去到那儿,就永远没法知道。”
但是,大部分研究人员对直接观测已经放弃了希望:事实证明,只要向下钻掘超过12公里深,上层岩石所施加的巨大压力,就会使这项尝试完全徒劳无功。如何才能找到一天探测诡秘地心的途径呢?
凡是看过儒勒·凡尔纳科幻小说的,无不折服他那非凡的想象力,我们可以照他所言去地心旅游吗?现在有一个“金点子”,你看是否可行?把几百万吨的熔融铁倒进地表一个不大的裂隙里,滚烫的矿液团会在数星期之内直达地球的外核。在下沉的金属之中植入一个探测器,你便有了一种刺激的地心探险新方法。
当然,这只不过是史蒂文森的一个大胆设想。不过,至少有几位地球物理学家承认这个主意有其道理,甚至是可行的。
制造“反向火山爆发”
“我们不能肯定地说它行不通”,美国加州大学洛杉矶分校的地球科学家保罗·塔克利(Paul J.Tackley)说。
据悉,美国科学家目前已开始进行一项价值100亿美元的地心探测计划,具体的操作是把一个葡萄柚般大小的钻石探测器放入3000公里深的地球中心(即约地球半径的一半长度,直抵地核边缘)。科学家将制造一次“反向火山爆发”,利用铁浆把探测器像利刀一样插入地球深处收集数据,揭开地核不为人知的面目。
史蒂文森计划的不同之处在于不需钻井,探测器的地心之旅从一个裂隙展开,而裂隙本身需要相当于数百万吨的黄色炸药来开凿。一旦裂隙装满了10万~1000万公吨的铁,就会往下伸长;下沉的铁液密度约为周围岩石的两倍,其重力会使得裂隙向下延伸,像利斧劈柴一样。地函内高达1350亿帕(约每平方公分140万公斤重)的压力,会迫使裂隙上方重合起来。
计划的最大难度在于如何在地壳和地幔间开凿信道让探测器通过。为此,史蒂文森拟先开凿一条长、深都与美国帝国大厦高度相等(即约300公尺)、但宽有1公尺的坑沟,然后倾倒10万吨、甚至千万吨铁浆入内,探测器则会放在铁浆内。在核爆或其他高能量活动,如地震等的引发下,铁浆将会对岩层造成极大压力,再由地心吸力带动下压,探测器也会一同“流”到地核。预料整个过程需要整整一个星期。而为了抵受地核达摄氏四千度的高温,探测器必须以钻石制造。
控制裂隙的形状应会相当困难,塔克利提出警告。其他天然的缝隙也可能使部份铁液偏离预定的路径。塔克利和美国西雅图华盛顿大学的地球物理学家保罗·强生(Paul Johnson)也指出,至少有一些铁,在下沉途经相对而言较冷的地壳深处时,会凝固起来。
史蒂文森承认,为克服技术上的困难,所需熔化的铁量可能远远超过合理值。他还说,发明探测器所需的时间和金钱更是没把握,它必须耐得住旅途煎熬(可能得是钻石制造的电子仪器),又要能成功传送观测结果给上方的研究人员(大概得透过低强度的声波)。
强生猜想:“这类计划的实际花费,恐怕连美国NASA也会难以承受。”但他又说,尽管人们随便就可以在很多方面质疑这项计划,例如在地壳上凿开裂隙大概需要核子炸弹,但这项提议的最大价值,在于促使人们以新的方式讨论一个早被大多数人放弃的科学梦想。
灵感缘于《地心浩劫》
曾为惊悚电影片《地心浩劫》担任顾问的史蒂文森表示,尽管这些想法已经在他脑中酝酿了10年之久,他却只花了6个小时就将它们写下来,部份原因就是取决于这部影片的灵感。的确,他的计划听起来就像电影情节一样,所以史蒂文森打算借用曾写过同类故事的法国科幻小说大师凡尔纳的名字,把该计划命名为“凡尔纳计划”。
假如史蒂文森的计划能够成功,将会是人类首次直接从地核搜集有关地核温度、化学成分和电磁活动的资料。有关数据将会以地震波传回地面,因为无线电波无法渗透这个深度。科学家相信,这些数据将有助人类真正了解地核产生、可保护地球免受太阳辐射破坏和令现代卫星通讯变得可行的电磁场,甚至有助核聚变研究。
但也有科学家质疑这个计划的可行性,他们认为用史蒂文森的方法把探测器投进地底,可能要数千年才会抵达地核。也有的科学家认为电磁波无法传送数据。