地球“肚子”里，藏著什么秘密

夏斌

手持魔杖的魔法師提著一只神奇的皮箱來到美國紐約。這只箱子是連接“魔法世界”和人類世界的大門，一不小心就會(huì)有危險(xiǎn)的“地下”動(dòng)物逃逸出來……根據(jù)《哈利·波特》作者J.K.羅琳同名小說改編而成的電影《神奇動(dòng)物在哪里》在全球上映。“魔法世界”是不是源自地底，成為“麻瓜”們（魔幻作品中對普通人的稱呼）熱議的話題。

“上天”不易，“入地”更難。倘若把我們生活的這個(gè)藍(lán)色星球比作一個(gè)蘋果，那么與人們關(guān)系最為直接的地殼，僅相當(dāng)于薄薄的一層果皮。由此往下的地底世界，更為龐大隱秘，也更為光怪陸離，被公認(rèn)為地球科學(xué)研究的“紫禁城”。那么，地球的“肚子”里究竟藏有什么秘密？是滾燙的巖漿到處肆虐，還是密布“矮人”儲(chǔ)藏的珍寶？地心深處，真的有神奇生物乃至文明存在嗎？

兩種假說

關(guān)于地下世界的描述，影響最為廣泛的就是《地心游記》。這部小說首次出版于1864年，是法國科幻作家凡爾納的經(jīng)典之作。在他的筆端，勇敢的探險(xiǎn)家來到地球深處，遭遇火山爆發(fā)、巖漿飛濺，還看到了巨大的“地下海”以及各式各樣的奇異生物……

地殼之下，到底有著怎樣的“另一面”？國際上存在兩種主流說法：

一是空心說。上世紀(jì)20年代，有地質(zhì)學(xué)家提出，很久以前，宇宙中一顆巨大的隕星掉落地球，穿透了地殼，于是形成了一個(gè)空洞。

空心說的另一個(gè)依據(jù)是對地球重量的比較。如果地球內(nèi)部全部由實(shí)體物質(zhì)構(gòu)成，那么它的重量應(yīng)該會(huì)比現(xiàn)在大得多。造成這種結(jié)果不外乎有兩種情況：空心或者多孔。

不過，有質(zhì)疑者強(qiáng)調(diào)，即使地球內(nèi)部有空洞存在，也只在表面淺層區(qū)。因?yàn)榈貧じ钐幦绻卸囱ǎ欢〞?huì)因?yàn)楦邏憾淮菘濉?/p>

二是實(shí)心說。1936年，丹麥地震學(xué)家雷曼女士證明，地球內(nèi)部有個(gè)地核存在。它包括一個(gè)大小與月球相當(dāng)?shù)蔫F質(zhì)內(nèi)核和一個(gè)液態(tài)外核。其中，內(nèi)核在產(chǎn)生地球磁場的地球動(dòng)力學(xué)中發(fā)揮重要作用。

三個(gè)分層

大家知道，地球內(nèi)部是有明顯層次的。最外面的一層，叫做地殼；接下來的中間層，被稱為地幔；最里面的部分，叫做地核。如果拿煮熟的雞蛋打個(gè)比方，那么地殼類似于蛋殼，地幔相當(dāng)于蛋白，地核就是蛋黃。

地殼是地球的表面層，是人類生存和生產(chǎn)的場所。整個(gè)地殼的平均厚度約為15公里，與地球平均半徑6371公里相比，僅是薄薄的一層。地殼中的各種化學(xué)元素不斷進(jìn)行化合和分解，形成名目繁多的礦物。多種礦物按照一定的規(guī)律組合在一起，就成了巖石。

地殼雖然很堅(jiān)硬，卻不是鐵板一塊。研究顯示，地殼是由幾大板塊拼起來的。這些板塊不是固定不動(dòng)的，而是處在不斷移動(dòng)之中。

地殼之下是地幔。地幔主要由高溫巖漿組成，很像一大鍋濃粥。地幔可以分成兩層：上地幔和地殼相連，厚度約有1200公里，主要由硅、鐵、鎂等成分的橄欖巖組成；下地幔和地核接觸，厚度約有1700公里，成分主要是鐵、鎳等金屬的氧化物和硫化物。

地幔再往下，就是地球的最深處——地核。現(xiàn)有研究表明，地核是一個(gè)以鐵等金屬為主的球體，可分為內(nèi)外兩層。其中，外地核為熔融態(tài)，厚約2240公里；內(nèi)地核為固態(tài)，半徑約為1120公里。

地球內(nèi)部越接近地心，溫度就越高。科學(xué)家利用最新技術(shù)測出，地球核心的溫度是6000℃，接近太陽的表面溫度。

兩大障礙

今天，人類進(jìn)入太空乃至登陸月球都不再是夢想，然而“入地”卻顯得有點(diǎn)遙遠(yuǎn)，主要障礙就在于“高溫”和“高壓”。

一般估計(jì)，地幔與地核界面的溫度約在3700℃，內(nèi)核溫度約在4000℃至4500之間。地下世界的溫度為何如此高？主要是鈾等同位素物質(zhì)衰變時(shí)釋放出巨大能量。另外，45億年前地球生成時(shí)產(chǎn)生的熱能，也是一個(gè)重要因素。

地球內(nèi)部的壓強(qiáng)也隨著深度增加而增大。科學(xué)家推測，地殼下面的壓強(qiáng)約為90萬千帕，地幔底部的壓強(qiáng)約為1.4億千帕，地球核心點(diǎn)的壓強(qiáng)則高達(dá)3.6億千帕。這都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了地球表面的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。

不過，地底并不會(huì)因此而顯得“死氣沉沉”。1946年，英國科學(xué)家威爾金斯推斷，由史前文明人開辟建造的地下隧道首尾相接并有許多支岔，可縱貫歐亞美非各大洲。

此外，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在地表下方1.6公里左右的地方存在微生物，那里的溫度已經(jīng)非常高了。科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，一些細(xì)菌可以生存在高達(dá)2萬千帕的環(huán)境里。而過去的研究表明，細(xì)菌或者其他形式的生命無法生存在超過幾千個(gè)大氣壓的環(huán)境里。

一顆“熾熱的心”

寒冷的冬季即將到來，你也許正在計(jì)劃去哪里泡一泡溫泉。可你知道嗎，為何地底下會(huì)冒出一口口溫?zé)岬娜兀窟@其實(shí)源自于“地?zé)崮堋薄?/p>

地球內(nèi)部有顆“熾熱的心”，里面的放射性元素不斷進(jìn)行著衰變反應(yīng)并釋放熱量。巨大的熱量會(huì)通過大地的熱傳導(dǎo)、火山噴發(fā)、地下水循環(huán)等途徑不斷向地表散發(fā)，由此形成“地?zé)崮堋薄H以目前探明的總量來看，地球蘊(yùn)藏的地?zé)崮芰孔銐蛉蛴|人口消耗100萬年。而且，它在使用過程中不會(huì)釋放溫室氣體。

不僅產(chǎn)生熱能，地球還能“吃石頭，吐鉆石”。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，地球上的大部分鉆石來自于地表下不到19公里的地方。在那里，地幔內(nèi)部的特殊環(huán)境把部分巖石變成了鉆石，后來部分鉆石又被金伯利巖帶到地表。金伯利巖是由火山爆發(fā)產(chǎn)生的，這種巖石一直是人們尋找鉆石的“指標(biāo)巖”。

建造“望遠(yuǎn)鏡”

迄今為止，人類對地球內(nèi)部的探索研究，主要依靠兩種形式：

一是“做CT”。科學(xué)家在地上制造的地震波會(huì)沿地下傳播，而當(dāng)?shù)卣鸩ㄅ龅讲煌刭|(zhì)體時(shí)就會(huì)反射回來，儀器接收到反射信號(hào)，經(jīng)過處理以后得到圖像。由于不同深度和巖石性質(zhì)反射的波是不同的，通過分析反射，科學(xué)家就能大體判斷地球深部的構(gòu)造。

二是建造“望遠(yuǎn)鏡”。經(jīng)由cT獲取的認(rèn)知，畢竟仍然是間接的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國際社會(huì)開始紛紛建造伸入地球內(nèi)部的“望遠(yuǎn)鏡”，即開展大陸科學(xué)鉆探工程。

所謂大陸科學(xué)鉆井，就是在地球大陸上選擇富有科學(xué)探索意義的地區(qū)，鉆進(jìn)達(dá)數(shù)公里的深孔，用來進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)。自上世紀(jì)70年代以來，現(xiàn)在已有十多個(gè)國家打了近百口深淺不一的鉆井。其中，鉆探的最深記錄是12公里。

我國的第一口大陸科學(xué)鉆井——“科鉆一井”于2001年開鉆，地址位于江蘇連云港東海縣毛北村。據(jù)報(bào)道，2004年12月26日8時(shí)許，正在“科鉆一井”進(jìn)行觀測的科研人員發(fā)現(xiàn)，地下4.9公里處流體中氬和氦的含量突然發(fā)生變化。1小時(shí)后，4700公里外的蘇門答臘發(fā)生9.3級(jí)地震。這是一種巧合，還是有著內(nèi)在的聯(lián)系？利用大陸科學(xué)鉆探深井，能否開辟地震預(yù)報(bào)的新途徑？這些謎團(tuán)，都有待進(jìn)一步解開。

（劉振摘自《解放日報(bào)》2016年11月14日）