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向地心世界进军

时间:2022-10-29 09:25:05 来源:网友投稿

zoޛ)j馟io_{i߮uwM7On55n۽xioivM]uM材料用钻石做成,因而可以承受4000℃的高温。这些探测器将会记录沿途的温度、压力和化学成分。因为无线电波无法穿透这么厚的固态岩石,所有的测量数据将以地震波的形式传向地面,最终被一个敏感的地震仪接收。斯蒂文森预计,这些铁水和“柚子”将会以每小时16千米的速度向下移动,应该能在一个星期内抵达地核。

重启地下之旅

当然,用氢弹炸出地球裂缝然后灌入铁水的想法实在是太疯狂了,在现实中恐怕行不通。不过,最近来自英国、美国、日本和德国的科学家们打算接手冷战时期美国人中断的莫霍钻探,重新开启地下之旅,这就是“新莫霍计划”。科学家们准备花费10亿美元和10多年的时间来做这个工程。虽然资金需求大、技术难度仍然非常高,但科学家们认为这些投入非常值得,因为这项工作在地质学、生物学上都具有重大的意义。

“新莫霍计划”在地质学上的意义是显而易见的,如果能够抵达莫霍面,人类可以加深对地幔的认识。地幔是地球内部体积、质量最大的地质层,而且它涉及到地球本身的演化和起源的问题(几乎所有的海底和大陆都起源于地幔),但我们对地幔的了解却很少,原因就是我们无法获得纯净的地幔岩石样品。迄今为止,科学家们见到的地幔样品都是经过了复杂的地质运动才来到地表的,它们都已经受到了污染,科学家们只能参考陨石(因为有的陨石和地幔样品的化学组成相似,而它们并没有受到污染)和地震波,间接研究地幔。一件原始纯净的地幔样品将会是一个珍贵的宝物,就像阿波罗计划带回的月球岩石一样。

探寻地下存在神秘生命的可能性是“新莫霍计划”另一个巨大的意义。我们曾经钻到的最深的地方超过了1.2万米,在那种地方,压力和温度都是很高的,不可能存在《地心游记》中描述的史前怪兽,但是科学家们相信,那些被称为“极端微生物”的超级细菌却能够在地下难以置信的困难条件中存活下来。就拿生活在深海热泉附近的细菌来说,它们不需要阳光、不需要氧气,可以忍耐数百摄氏度的高温。而一些地下细菌更加神奇,最令人印象深刻的是一种叫做抗辐射奇异球菌的聚-嗜极生物。这个超级生物可以在许多种不同的极端条件下生存下来——它可以被晒干,可以承受高剂量的紫外线以及人体致死量2000倍的电离辐射。

为了在莫霍面活下去,超级生物需要能够以类似于聚-嗜极生物的方式克服多重困境。它们将不得不承受数千米岩石的压力,忍受100℃以上的高温,还要接受缺乏营养物质的挑战。因此,莫霍计划的吸引力不仅在于期望从地幔处找到生命,更在于观察生命所能承受的极限。这里有许多基础的科学问题需要得到解答,比如生物圈最深处在哪里?莫霍面那里有什么生命?它们如何与地球生物圈中的其他生物联系起来?……那些生物有可能保留着原始地球的线索,或者拥有独特的活性酶,这些可能会在生物医学中有所用途。量化生物圈的范围和活动,以及理解深层生命与深层碳的相互作用,可能会帮助人类寻找到新能源或者新的策略来对抗全球变暖。

史上最难的任务

参与新莫霍计划的国际科学家们希望尽快到达地幔,他们已经初步选定了三处可能实施钻探的地点,这些地点全都在太平洋里地壳较薄的地方。这项工程是很浩大的,科学家们必须找到一条合适的路线,钻通超级坚硬的岩石,然后使用直径30厘米、长度1万多米的钻探管插入地幔,一旦取得样品,还必须施以足够大的压力,设法将海水压入钻出的孔中,以便使地幔样品能被顺利提上来……这就像是把头发丝般的钢丝竖直悬在游泳池中,在游泳池底部插一个直径0.1毫米、3米深的孔。而且,在海上钻探是一件非常困难的事情,因为钻井平台一直在随着海水上下移动,所以很难保证工作进程的稳定性。目前所能用到的技术都是用于石油和天然气行业的常规钻井技术,这些技术还需要进一步改进。

最令科学家们担心的问题仍然是经费问题,由于经济的不景气,为野心勃勃的新莫霍计划筹集资金已经变得越来越困难了。日本政府建造了一艘专业的深海钻井船——“地球号”,它在2002年第一次下水,可以携带1万米的钻井管道,它已经准备好执行新莫霍计划了,但是要使它正常工作,每天的花费将近50万美元,另外,钻头的使用寿命也很短,只有50到60个小时——科学家们需要成千上万的钻头才能磨穿地壳,所以10亿美元的预算很可能是不够的。

考虑到这些情况,,一些科学家心里已经打了退堂鼓,但是另一些科学家仍然信心十足,他们相信对地幔的研究将是人类未来科技最重要的发展方向,各国政府应该会加以支持,就比如日本,他们不仅建造了“地球号”,还将莫霍钻探看成是日本人的“登月计划”。如果日本政府的支持可以和其他国家的资金联合起来,人类的钻探管道可以在2020年初到达地幔。

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