钻向地球深处：地下7千米究竟有什么(图)
2007-10-19 9:32:27  《新知客》

工作人员将一个拍摄相机缓慢放入深水中

　　现在已不是魏格纳或者哥伦布的时代了，人们都知道地球是圆的，而且从里到外可分为地壳、地幔和地核。近五十年来，人类已经征服了月球，并且将探空器发送到了太阳系的边缘，但是人类却还是无法了解从地下6300千米深处直到地心那部分区域的存在物。我们只知道那里有岩石在不停缓慢运动，有一个铁水层，还有一个呈固态并且密集的铁质内核。

　　地下7千米

　　了解地球的内部必须采用一种间接的方法。虽然从地球内部到达地球表面的热量要比来自太阳的热量低数千倍，但如果从地表向地心进发，每走1千米温度就会增加20摄氏度，这样当到达地幔的表层时，温度会达到300摄氏度，而压力大约是几千个大气压。

　　然而现在日本一艘叫做地球号(Chikyu)的探测船，它的钻头将要穿越地球的地壳，从而到达地幔。在2012年前，地球号探测船会第一次前进到地幔。

　　地球号已于2001年下水。探测任务需要它将钻机钻入地壳大约6千米处，如果从海洋底部算起，则是海底下三四千米的深度。

　　如果在海底下三四千米钻探，那不仅需要一个能在几千个大气压和最高300摄氏度温度的条件下工作的凿子，还要用到GPS定位系统，使凿子能在数年内保持在相同的位置。而船的大小与这项壮举也是旗鼓相当：船长210米，重5.7万吨，并且它还有一个高达112米的控制塔。

日本“地球号”钻探船工作示意图

　　地球号引入了大量的石油开采技术，它有6条连接船身，钻探管是由卫星来确定位置。钻探管由铁架塔支撑住，然后采集来的样本会由连接钻探管的传输管传送到地球号上的实验室。

　　为了能在这样的深度的压力和温度的极限条件下工作，钢制的钻头会利用钻机上的泵，在高压下推动泥浆流，然后再将泥吸进去。这样做是为了使在压力很高的情况下，被打出的孔能一直处于打开状态。

　　“在2007年将会进行第一次钻探，地点大约是在日本南海岸。专家们认为这次钻探对地震产生的研究甚至是对地震的预报都是十分重要的，”巴塞罗那大学的地质学家安杰洛•卡玫勒连基(Angelo Camerlenghi)解释说，“而下一次的钻探就是要到达地幔了。”

正在钻探的工人。图中央可以看到用于挖掘和抽取岩石标本的钻机

　　在海洋中发掘

　　至今为止，人们所进行过的最大胆的一次进军地幔的试验是在俄罗斯的科拉(Kola)半岛上进行的。但是试验并没能取得成功。

　　俄罗斯科拉半岛上的钻探开始于1970年，可是在刚刚到达12千米多一点的时候，挖掘工作就因为缺乏资金而被迫停止了。但即使钻探工作继续下去，工作人员还要面临另一件严重的事情，那就是估算错误。

　　由于估算错误，结果人们发现，从挖掘进度处到达地幔大约还有50千米的距离。最终这个计划无疾而终。而现在，地球号将要尝试穿越地壳。它选取钻探的地点也颇具心思，因为钻探的目标是包括一些因为板块运动而使地幔接近地壳的区域，或者是地壳相对比较薄的地方，比如日本太平洋海岸外的南海海槽。

　　地球号的这次探测计划经过长期的准备，它不仅有海面上最精密的仪器，还配置了世界上最高的钻探铁架塔。不过作为钻探工作，重点还是在于钻管的长度。地球号的钻管有9.5千米长，如果拿上海金茂大厦作为对比的话，这个钻管相当于22座金茂大厦重叠起来的高度。

　　地壳以下

　　当我们挖到地球深处的时候，我们会发现些什么？答案要取决于我们是在什么地方进行挖掘。

　　在靠近海脊，也就是地状岩分开的地方，同时也是地壳最薄的地方，这里的厚度只有不到1千米。但即使如此，该处地幔下的岩石已经被地壳的岩石所污染。而地球号将会在远离海脊的区域进行勘探，因为在那里，地壳和地幔可以区分得很清楚。