挖穿地球,按人类永不满足的好奇心驱使,或许有这个想法,但按人类掌握的现有知识和具备的能力,无法实施,人类无法挖穿地球。
这实际是一个有关地球本身的科普问题。
地球的内部结构分三层;从表及里;地壳 — 地幔 — 地核(又有外核+内核之分)。
地壳;由岩浆岩层构成,学名称为花岗岩层和玄武岩层。平均厚度17公里,最厚处达65公里(青藏高原),最薄处5—10公里(印度洋)。地壳并不像鸡蛋壳一般完整,由许多板块拼凑而成,它们相互挤压,每年大约要发生500万次震动。地壳内的温度随深度增加升高,当人类钻探到到11公里深处时,温度已达200℃。
地幔;厚度约2865公里,由致密的造岩物质构成;一般认为上地幔顶部存在一个软流层,推测是由于放射元素大量集中,蜕变放热,将岩石熔融后造成的,是岩浆的发源地,这些岩浆有机会突破地壳封锁强力达到地面(这就是火山爆发)。下地幔物质呈可塑性固态,温度压力很大。
地核的厚度大约为3400公里。分外地核和内地核,它们之间还存在数百公里厚度的过渡层。
外地核;厚度约2080公里,物质大致成液态,可流动,密度达到每平方米13吨,温度在3000℃以上。
内地核;厚度约1250公里的球心,物质大概是固态的。温度在6000℃以上,核心温度推算约6600℃。
对于这样一个球体,人类没有能力进入它的内部;
一;人类现在能制造的挖掘工具无法承受地球内部的高温,在进入地幔时会融化。
二;在岩浆和地幔可塑性固态层无法挖洞,即使勉强挖了洞,也没有足够强度的材料巩固洞体,它会瞬间合拢。
三、即使有足够强度的材料能维持这样一个洞体,在地幔流体应力的挤压下,这个洞会向蛇一样的扭曲,无法保持一直向下(地心)。
人类的活动主要集中在地壳表面;在海洋100米深度以上,陆地100米高度以下(被称为地球的生物圈)。人类是伟大的,它现在能够离开地球翻腾十万八千里,在浩瀚太空漫游;但人类又是渺小的,它无法向脚下仅6370公里的地心迈进。人类已使出了吃奶的劲,也只在地壳上挖了一个深12公里的洞。人类还未看见地幔是什么模样,更谈不上要开挖;近年有策划要在印度洋地壳最薄处打个洞下去看看,是否是自作死?
相当久,至今人类挖过的最深的洞,也还没有挖穿地壳。
挖掘工作并不是简单的一路向下,就是挖出来的土也需要清理出去,这本身就是一个很费劲的事。
那么这种事适合谁来干呢?当然是苏联!
苏联的暴力美学花在挖穿地球这上面真的是莫名契合。
我们都知道,冷战期间,美苏之间有着一场全方位的斗气竞赛。两个国家谁也不服谁,上太空要比、军队力量要比、深潜要比,那怎么不来一场挖洞竞赛?
早在1957年,美国的海洋物理学家就提出了一个想法:在大洋底部打一口超深钻井,为地球科学领域取得重大突破(确定不是较劲?)。同一年,另一批的美国科学家正式向国家科学基金会(NSF)提出了莫霍计划(Project Mohole)。
哪知道这件事不好干,原计划预计会耗费1500至2000万美元,结果,大概钻了有2年,才钻孔达到了183米,而且随着深度的增加,项目的计划费用也陡升至1.1亿美元,计划不得不搁浅。
而苏联一看美国佬这么没毅力!那更要挖一个超深钻井,一旦成功,谁强谁弱一目了然。
科拉井于1970年开钻,正值纪念列宁诞辰100周年,从地表至7000m深的钻进过程都比较顺利,随后钻头进入到一个相对脆弱的岩层中。在继续向下挖掘的时候,周围的岩石突然出现了塌落,塌落的碎石正好卡住了钻杆。操作人员试图提起钻头,不料钻头也在提升过程中意外掉落,这样的事故发生了不止一次,钻探进度也因此受阻。
经过好几年的努力,科拉井终于迎来了它首个历史性时刻:
1979年6月,钻孔深度达到了9584m,一举打破由美国奥克拉荷马州Berthar Rogers超深钻孔保持的世界记录。
进入深度10km的岩层后,钻头和钻杆的自重已经超过了200吨。
再加上与周围岩石的摩擦力,钻杆有些不堪重负,好几次都被拧断了。
巨额的投入换来了持续的进步。
1983年,钻孔首次突破了12000m的深度。
到了1989年,科拉超深钻孔深度更达到了史无前例的12262m。
按照人们的设想,科拉井在4年后就可达到15000m的目标。
但由于井底温度比预想中更高,在目标深度更可能达到300℃以上,钻探工作被迫终止了。
现代地理告诉我们,地球的结构类似鸡蛋,有地壳有地幔有地核,这些复杂的结构我们又是如何得知的呢?
其实类似于我们挑西瓜的过程,在买下之前只能通过间接的方式判断好坏。科学家们也是用同样的方法间接推测出地球的内部结构的。挑西瓜时我们会轻拍表面,以声音来判断它的成熟程度,地理上,科学家们则用地震波来干这种事。
1909年,地震学家莫霍洛维奇就“听”到了一些蛛丝马迹。他在计算地震数据时意外发现,地震波传播速度在地底约54公里处突然有明显的增长。由于地震波在不同的物质中传播速度不同,这说明在地壳下还存在着另一种性质不同的东西,也即我们所说的地幔。大家也终于开始意识到,原来地球内部是分层的。为了纪念他的贡献,人们就将地壳与地幔的分界面命名为莫霍面。
之后,地理学家古登堡在统计全球的地震数据事,发现地震的纵横波传递存在盲区。假设在北极发生了地震,那么南半球的澳大利亚就完全接收不到地震的纵横波。而与北极相对应的南极大陆,却只能接收到纵波。如果地球内部是均匀的地幔,那么理应全球都能感受到地震波才对。
于是古登堡作出了大胆的假设:这是因为地球内部还存在着一个液态的地核。由于横波无法在液体中传播,所以在经过地核时就会被挡住,这样才能解释南极大陆只能接收到地震纵波的现象。
随着各国科学家的深入研究,人们对地球构造的认识也越来越具体。地球构造的最后一块拼图是由丹麦地震学家英厄·莱曼补上的。计算了大量地震波速度后,她发现在深度接近3000km时横波速度消失了,这符合液体不传递横波的理论。但到了5000km以下,横波又重新出现。通过推断她得出结论,地核内应该还存在着一个固态的内核。
这才有了我们今天地壳、地幔、地外核、地内核的构造模型。
虽然12262米的垂直钻孔已经十分惊人,但这个深度甚至还没接近地壳的厚度,仅仅相当于地球半径的0.2%而已。地球内部的样子我们依旧无能知晓。
所以战斗民族倾国之力,挖了20年,也不过给地球挠了个痒。
要多少年挖穿?难度都和前20年一样的话,估计还要10000年吧。
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