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地球的裡面是什麼?

誰都想知道地底下究竟是不是地獄,怎麼辦?挖穿它!

沒錯!這就是解決這個疑問的最粗暴的方法,那麼這種事適合誰來干呢?當然是蘇聯!

大力出奇蹟的事蘇聯沒少干過,當然也沒有放過這麼難得的機會。事情的開端源自於美蘇冷戰的各方面競賽,與我們熟知的軍備競賽,太空競賽一樣,鑽探競賽也是能破紀錄長面子的大工程。早在1957年,美國的海洋物理學家就提出了一個想法:在大洋底部打一口穿透莫霍面*的超深鑽井,為地球科學領域取得重大突破。

*註:地殼與地幔間的分界面,由克羅埃西亞地震學家莫霍洛維奇於1909年發現,故稱為莫霍洛維奇不連續面。

同一年,一批想法相似的美國科學家正式向國家科學基金會(NSF)提出了莫霍計劃(Project Mohole)。這項計劃預計會耗費1500至2000萬美元,裡面包括租用大型鑽探船以及每年的鑽探費用。次年計劃獲得了基金會的資金支持,研究人員紅紅火火地開工了。

大概鑽了有2年,鑽孔已經達到了183米,雖然已經破紀錄了,但離目標還非常遙遠。隨著深度的增加,項目的計劃費用也陡升至1.1億美元,計劃隨之擱淺。之後美國便將冷戰的精力放在了征服太空上,結果如我們所知,美國在太空競賽後期上佔了絕對的上風。

而蘇聯並沒有放棄超深鑽井計劃,反而視作是冷戰中差異化競爭的好項目。

他們在1960至1965年間圍繞計劃共制定了198項任務,蘇聯地質部牽頭吸收了全蘇150多個部門參與到此計劃中。超深鑽井計劃目標深度為15000m,有別于海洋鑽探的方式,蘇聯打算在科拉半島上實施他們的雄心壯志。

科拉井於1970年開鑽,正值紀念列寧誕辰100周年,從地表至7000m深的鑽進過程都比較順利,隨後鑽頭進入到一個相對脆弱的岩層中。在繼續向下挖掘的時候,周圍的岩石突然出現了塌落,塌落的碎石正好卡住了鑽桿。操作人員試圖提起鑽頭,不料鑽頭也在提升過程中意外掉落,這樣的事故發生了不止一次,鑽探進度也因此受阻。

經過好幾年的努力,科拉井終於迎來了它首個歷史性時刻。1979年6月,鑽孔深度達到了9584m,一舉打破由美國奧克拉荷馬州Berthar Rogers超深鑽孔保持的世界記錄。

進入深度10km的岩層後,鑽頭和鑽桿的自重已經超過了200噸。再加上與周圍岩石的摩擦力,鑽桿有些不堪重負,好幾次都被擰斷了。

巨額的投入換來了持續的進步。1983年,鑽孔首次突破了12000m的深度,到了1989年,科拉超深鑽孔深度更達到了史無前例的12262m。

按照人們的設想,科拉井在4年後就可達到15000m的目標。但由於井底溫度比預想中更高,在目標深度更可能達到300℃以上,鑽探工作被迫終止了。這也給不明真相的人們留下了遐想的空間。

最流行的說法是,鑽探工作意外停止是因為遇到了超自然現象。「研究人員聽到鑽孔里傳出奇怪的聲音,於是向其中投入了耐熱的話筒與感測器。」「話筒錄下了地獄般的哀嚎聲,似乎有數不清的人正遭受巨大的痛苦。」

芬蘭一家報紙更聲稱,鑽探進行到一半時,從鑽孔飛出了一隻青面獠牙、長有翅膀的怪物。怪物尖叫著飛走了,嚇得一些工人轉身就跑。

實際上科拉井直徑約為23cm,實在很難想像能飛出什麼「怪物」來。

雖然12262米的垂直鑽孔已經十分驚人,但這個深度甚至還沒接近地殼的厚度,僅僅相當於地球半徑的0.2%而已。地球內部的樣子我們依舊無能知曉。

可是現代地理告訴我們,地球的結構類似雞蛋,有地殼有地幔有地核,這些複雜的結構我們又是如何得知的呢?

其實類似於我們挑西瓜的過程,在買下之前只能通過間接的方式判斷好壞。科學家們也是用同樣的方法間接推測出地球的內部結構的。挑西瓜時我們會輕拍表面,以聲音來判斷它的成熟程度,地理上,科學家們則用地震波來幹這種事。

1909年,地震學家莫霍洛維奇就「聽」到了一些蛛絲馬跡。他在計算地震數據時意外發現,地震波傳播速度在地底約54公里處突然有明顯的增長。由於地震波在不同的物質中傳播速度不同,這說明在地殼下還存在著另一種性質不同的東西,也即我們所說的地幔。大家也終於開始意識到,原來地球內部是分層的。為了紀念他的貢獻,人們就將地殼與地幔的分界面命名為莫霍面。

之後,地理學家古登堡在統計全球的地震數據事,發現地震的縱橫波傳遞存在盲區。假設在北極發生了地震,那麼南半球的澳大利亞就完全接收不到地震的縱橫波。而與北極相對應的南極大陸,卻只能接收到縱波。如果地球內部是均勻的地幔,那麼理應全球都能感受到地震波才對。

於是古登堡作出了大膽的假設:這是因為地球內部還存在著一個液態的地核。由於橫波無法在液體中傳播,所以在經過地核時就會被擋住,這樣才能解釋南極大陸只能接收到地震縱波的現象。

隨著各國科學家的深入研究,人們對地球構造的認識也越來越具體。地球構造的最後一塊拼圖是由丹麥地震學家英厄·萊曼補上的。計算了大量地震波速度後,她發現在深度接近3000km時橫波速度消失了,這符合液體不傳遞橫波的理論。但到了5000km以下,橫波又重新出現。通過推斷她得出結論,地核內應該還存在著一個固態的內核。

這才有了我們今天地殼、地幔、地外核、地內核的構造模型。


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