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花了300年 人類向地心只走了0.2%(圖)


& G4 A" `! v% `" k4 N& c  N; rTVBNOW 含有熱門話題,最新最快電視,軟體,遊戲,電影,動漫及日常生活及興趣交流等資訊。花了300年,人類向地心只走了0.2%。(圖片來源:Adobe stock)


; D8 m0 L: J. e" Y6 J, c5 z( WTVBNOW 含有熱門話題,最新最快電視,軟體,遊戲,電影,動漫及日常生活及興趣交流等資訊。TVBNOW 含有熱門話題,最新最快電視,軟體,遊戲,電影,動漫及日常生活及興趣交流等資訊。/ |- f; e: I5 A% o+ v! l
當層出不窮的太空歌劇片把人類的足跡拓展到銀河盡頭,我們對地底的幻想,卻停留在幾十年前的《地心遊記》——跳進火山口,發現伊甸園,聽起來更像奇幻而非科幻。但其實,在宇航員搶盡風頭的同時,地質學家從沒閒著。公仔箱論壇  \6 q5 ^$ r) R
300多年來,科學家對腳下這顆球體的研究從未停止,人類難以克服的困難也許正橫亙在地底,而非遠在天邊……www2.tvboxnow.com$ m4 Q2 H& f( Y0 C$ s
進軍地心並不是什麼新鮮的想法,科學界對它的討論已有數百年之久。早在17世紀,英國科學家羅伯特•胡克就設想過挖掘一條穿過地核的隧道作為新的旅行方式,並致函牛頓進行討論。可惜後來兩人交惡,這個設想也就此擱淺。
4 ?9 b6 m7 s% C7 t" g+ I3 g5 J+ c3 ztvb now,tvbnow,bttvb19世紀,法國科學院的學者們又重新撿起這一想法,那是經典物理學的黃金時代,人們沉浸在物理學大廈即將完工的喜悅中,許多人樂觀地認為本世紀或下世紀內人類就可以抵達地心。以當時的技術條件來看,鑽一個直通地心的洞可比發射飛出太陽系的飛行器簡單多了。
; v" ~: L$ |0 P& ~' Q1 S8 ?4 \; r阿瑟•柯南道爾爵士是這個美好幻想的堅定支持者之一。他筆下的大偵探福爾摩斯享譽全球,但許多人可能不知道,除偵探小說外,柯南道爾還創作過一系列科幻小說,主人公為喬治•愛德華•查林傑教授。
) ^+ }( Q' a" J: Y! ewww2.tvboxnow.com查林傑教授於《失落的世界》中初次出場,從這部小說開始,巨猿、恐龍和蠻荒生物大規模進入讀者的視野,它堪稱後來《金剛》和《侏儸紀公園》的祖師爺。一九二九年,柯南道爾又出版了《地球痛叫一聲》,在這部小說裡,柯南道爾將行星想像成海膽般有硬殼的生物,它們從遍佈宇宙的以太中汲取養分;而查林傑教授打了一口八英里深的井,穿過地殼抵達了地球母親裸露的內臟。* u! y, Q+ w; Z  O* \' N( z
再往前追溯,上一部出自名家之手、意圖征服地心的科幻小說大概就得推到凡爾納那篇《地心遊記》了。無論柯南道爾還是凡爾納,他們似乎都想不出什麼辦法克服橫亙在人類與地心之間的最大障礙:地溫梯度。每向下一百米,溫度要升高兩到三度,雖然緩慢,但十分無情。以全球平均地溫梯度每百米3℃計算,地下四千米處溫度超過水的沸點,地下十千米處可達到普通打火機火焰的溫度,而地心處——雖然尚無精確數據,但地質學界普遍認為地心溫度在6000℃以上。
6 T) g; y5 c: Y- y太陽表面也不過5000多攝氏度而已。從這一角度說,征服地心比抵近太陽還要困難。www2.tvboxnow.com1 E2 J  J% ^# {1 M2 T
但科幻小說家畢竟不是鑽井工程師,地溫梯度並不能阻擋人類的想像力,凡爾納與柯南道爾乾脆忽視了它,假設地底深處的環境仍然允許人類生存,以方便故事進行下去。
. I8 M2 Z$ ]' H- X" a公仔箱論壇二戰結束後,冷戰的大幕拉起,美蘇兩個超級大國在所有科學領域都展開了競爭。除了家喻戶曉的星球大戰計劃、阿波羅計劃以外,當年美蘇的目光並不只是盯著星空,同樣也投向了腳下的大地。相比遙遠的月球、火星,離我們僅有6000多千米的地心似乎是個更具吸引力的探索目標。
8 p' V* O9 \. `' z7 G宇航學家們忙著射火箭放衛星送載人飛船上天,地質學家們同樣沒閒著。1958年,美國啟動了「莫霍計劃」(Project Mohole):在大洋底開一口超深井,直達地殼與地幔的分界線——莫霍面。如果做成這件事,其意義將足以與阿波羅計劃比肩,美國將成為第一個挖通地殼的國家!tvb now,tvbnow,bttvb& Y" n( e, w" d- H* Z5 y
蘇聯不甘落後,二十世紀六十年代初,蘇聯地球科學家制定了他們自己的超深鑽井方案——俄羅斯莫霍計劃(Russia Mohole),但進展並不迅速。
% G% b: S) o4 y; M% {" i! MTVBNOW 含有熱門話題,最新最快電視,軟體,遊戲,電影,動漫及日常生活及興趣交流等資訊。另一方面,美國原本計劃用三億美元完成莫霍計劃,可惜事與願違,大地母親好像並不歡迎人類的拜訪,隨著鑽井深度增加,自牛頓時代以來的美好幻想逐漸被打破:工程師們真切感受到了地溫梯度的威力,每前進一米,鑽頭都要經受更高溫度的考驗,金屬能對付堅硬的岩石,但高溫令它們變得脆弱柔軟;此外,地層壓力梯度是征服地心的又一巨大障礙,超深井的井壁承受著來自周圍數千米厚的地殼的水平壓力,這口井就像插進地球深處的一根脆弱蛋捲,怎樣維持井壁不崩潰令工程師們費盡了心思。
$ K9 C6 G+ j: m6 P$ Q+ I公仔箱論壇他們甚至無法保證鑽頭向下垂直前進!
% d9 s7 l) }5 c2 s1 A8 C0 V覺得一根鋼管很堅硬?把幾百幾千根鋼管連起來試試,它們會組成一根柔軟的金屬麵條,地下岩石的硬度並不均一,使得鑽頭很容易帶著後面幾千米長的的鑽桿偏離垂直線,需要上面的操作者們及時糾正。
! b# G$ N  i( T. A2 v為了抵抗地底深處的高溫高壓,鑽頭的材料、形狀、鍛造工藝都需要精心設計,造價不菲;另一方面,鑽頭雖然堅固,但磨損速度依舊驚人地快,有時僅僅掘進幾十米就必須更換;為了維持井壁穩定,還要使用套管、鑽井液,而每一樣都不是便宜貨……到1965年,該計劃耗資已經超過1億1500萬美元,但成果相當令人失望。
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高昂的費用令莫霍計劃被叫停,人們的注意力集中在更加震撼的阿波羅計劃上。6 v" z# V! G8 ~$ S( X
1969年,尼爾•阿姆斯特朗在月面上踩下了第一個人類腳印,這讓蘇聯領導人們如坐針氈,極力想要在其他方面扳回一城。tvb now,tvbnow,bttvb' x( }1 ?4 q! ]0 D: K
1970年,在北極圈內的科拉半島上,一項了不起的超級工程開始了。大陸地殼平均厚度為33千米,而大洋地殼平均厚度只有7千米,所以美國人選擇在墨西哥近海的海底向下打洞;但蘇聯人並沒理會這點,他們在列寧格勒州荒涼的曠野上豎起了一座鬱金香般的金黃井塔,為了保障這裡工作人員的正常生活,蘇聯人還在不遠處建起了整整一個城市——扎波利亞爾內。) D- b/ H. ], ]& k" M" ?7 p( g
自1970年開始,至1990年結束,上千名工作人員在這裡忙碌了二十年。1983年,科拉超深井抵達了12000米深度。1989年,科拉超深井的SG-3鑽孔抵達了地面以下12262米處。6 [+ f! x; s4 @! c& P' F& t  `
當然,如果純粹只是向著地心挖洞,意義不大。科研鑽探除了追求深度之外,更重要的是取得岩心樣本。) I" N8 z3 V8 P
岩石在漫長的時光裡會變得像黏土一樣柔軟,給一塊花崗岩施加一個微小的力,持續五千萬年,花崗岩可以變成任何形狀。《肖申克的救贖》裡說地質學所有的要素就在於壓力與時間,某種程度上來說,沒錯。
, r8 _) L7 u9 r3 c& U9 l+ Ywww2.tvboxnow.com科拉井塔的岩心庫,看著很有冷戰背景科幻片中武器庫的感覺。當年蘇聯人希望這裡能夠引爆一顆「核彈」:世界上第一口抵達地幔的深井!他們對「深井冰」的執著簡直到了可怕的地步,曾經攔住美國人的難題沒能攔住蘇聯人,他們將材料力學利用到了極致,蘇聯的鑽頭經受住了高溫高壓的考驗,不停掘進,向下,再向下。TVBNOW 含有熱門話題,最新最快電視,軟體,遊戲,電影,動漫及日常生活及興趣交流等資訊。( b7 c2 z% ~+ ]& T9 V& C# q
也許是深入地殼一萬兩千米這件事聽起來太過科幻,以致圍繞科拉井塔傳出了許多謠言:有人信誓旦旦地說這口井挖到了地獄,地質學家們從井口聽到了地獄裡罪人們的恐怖慘叫,更有人說SG-3鑽孔裡飛出了惡魔,導致當局不得不中止鑽探計劃。網上甚至可以找到所謂的「地獄錄音」。* C* }! @) s, Z$ v
深度12260米,是人類歷史上曾取得的最接近地心的物質。在這個深度,岩石與其中所含的礦物高度變質化,對地質學界而言,它比與之等重的鑽石還要珍貴。
' P) O5 T; O, x5 f公仔箱論壇1991年蘇聯解體後,科拉超深井項目隨之終止,15000米的目標也變得遙不可及。2008年,卡達的阿肖辛油井抵達12289米深度,首次打破SG-3鑽孔的紀錄;2011年,俄羅斯在庫頁島的Odoptu OP-11油井達到12345米深度,再次打破最深紀錄。然而,若考慮到海拔、井壁並不垂直等因素,科拉超深井的SG-3鑽孔依舊是人類世界裡離地心最近的地方。公仔箱論壇# S/ ^8 r$ `, |! m, B' p+ L
更重要的是,這兩口「後來居上」的超深井都是石油生產井,而非鑽探井,它們不以取得岩心為目的,對地質學的貢獻遠遠無法與科拉超深井相提並論。公仔箱論壇- ~4 F* e. T; A3 g5 b
在柯南道爾的《地球痛叫一聲》中,查林傑教授那口井的深度是八英里,換算一下約為12.8千米,與半個世紀後科拉超深井的成就相去不遠,如此巧合實在令人遐想。
- @; Q( B3 m! t$ D" b1 {0 V6 wtvb now,tvbnow,bttvb把地球看成是個雞蛋,經過美國與蘇聯幾十的年努力,我們連蛋殼都沒鑽透。抵達莫霍面至今是地質學家的一個夢,今天我們已經擁有了飛出太陽系外的探測器,但對腳下的大地依舊知之甚少。有個笑話說,「新地平線號」探測器駛向冥王星之前,我們對冥王星的瞭解能寫在一張撲克牌上。如果把我們對地球深部結構的瞭解寫下來,估計也就是十幾張撲克的事兒,保不齊還有富餘。tvb now,tvbnow,bttvb6 Q! q& f0 O# L( M, r2 l  L; h) ~2 T
現實很嚴酷,不過科幻作家們已經無數次證明,物理規律從來攔不住他們的想像力。
9 u& {2 g; D+ U# y, L# `公仔箱論壇《帶上她的眼睛》和《地球大砲》兩篇小說中提出了新的進軍地心方案:使用簡併態物質製造井圈與地心飛船。簡併態物質具有極高的密度,以致在地殼中可以自行下沉,就像石子在水中下沉那樣。形成簡併態物質本身就需要相當極端的溫壓條件,因此地溫與地層壓力也對它無可奈何。但很可惜的是,製造簡併態物質和製造《三體》中的水滴差不多,對目前的物理學界來說實在有點過於遙遠。tvb now,tvbnow,bttvb, {8 J/ w6 {& ]; b0 d
冷戰落幕後,由於汲取了蘇聯的教訓,各國在科技研發方面越來越注重效益與實際收穫,而非追求政治上的象徵意義。耗資巨大的超深井計劃在世界範圍內都進入了平穩發展的階段,蘇聯人那種十年狂飆突進一萬米深度的盛況多半是不會再現了。
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