公民科学:你够勇敢冒险进入地核吗?

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。


自古以来,人们——尤其是地质学家——就推测地球的内部。意大利诗人但丁·阿利吉耶里(1265-1321)想象了一个地球的寓言中心:一片冰冻的荒原,神圣的光芒无法到达,路西法被囚禁在永恒的冰中。

法国科幻作家儒勒·加布里埃尔·凡尔纳(1828-1905)的《地心游记》(1864)已经基于早期科学。在他的小说中,凡尔纳使用冰岛火山的空心管道进入地球内部,这个想法得到了当时提出的火山地质模型的支持——一个或一系列岩浆房,通过管道与地表连接。地质学家认为,在火山爆发期间,岩浆库会变空,留下巨大的空隙和洞穴。

图1. 这张地质剖面图,出版于德国地球物理学教授奥古斯特·西伯格的著作《南意大利地震和火山学导论》(1914年),展示了一座层状火山的解剖结构,包括主管道、各种侧向岩脉和一个连接到岩浆库的大型岩床。与示意图相反,岩浆管道实际上只有几米宽——太小了,无法到达地心(公共领域图像)。


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自19世纪以来,凡尔纳的许多幻想都变成了现实——人类访问了月球,潜艇可以在海底航行,环游世界不再是富绅的特权——但是地球内部的宇宙呢?

今天已知的最深的天然洞穴是库鲁伯亚拉洞穴(也称沃罗尼亚洞穴),位于西高加索山脉加格拉山脉的阿拉伯卡山体中。这个洞穴已探明深度为2.191米,但可能还在继续延伸。

世界上最深的矿井是南非威特沃特斯兰德地区的塔托纳萨武卡金矿,目前的工作深度超过3.900米。

1970年5月,为了庆祝列宁诞辰,前苏联在科拉半岛启动了秘密项目“SG-3”。该钻探项目计划研究位于15公里深度的莫霍洛维奇不连续面。该项目持续到1989年,由于技术和财务问题,钻探在12.261米处停止。

美国启动了一个类似的雄心勃勃的项目,但决定钻探较薄的海洋地壳(5-10公里厚)。“莫霍尔计划”于1961年启动,于1966年被放弃,此前从3.500米深的海底回收了170米长的岩芯。现代商业钻孔的深度可达2.000-3.000米。

然而,即使是科拉钻孔也仅覆盖了地球半径的0.2%。

在2013年国际地质学家协会的一次会议上,该协会主席阿布纳·佩里博士感叹道:“先生们,至少在一点上我同意克里斯托弗教授的观点,地质学家的材料不是图表、粉笔和闲谈,而是地球本身。在我们能够进行那次旅程并亲眼目睹之前,我们永远不会知道真相。

佩里提议在本十年内开发和建造一台钻探机前往地核。资金将由一位匿名美国金融家提供,但该协会目前正在寻找勇敢的“地球航行员”,他们愿意承担这次奇妙航行的风险。有兴趣的候选人可以通过点击此链接阅读有关该项目的信息。

图2. 前往地心之旅炎热、压力巨大且漫长,但科学家们对发现地下新世界持乐观态度。

参考书目

CARLSON, D.H.; PLUMMER, C.C. & HAMMERSLEY, L. (2009): 《物理地质学 - 地球揭秘》。第9版,麦格劳-希尔出版社:645

SCHICK, R. (2002): 《地震和火山小书》。施普林格/哥白尼出版社,纽约:164

My name is David Bressan and I'm a freelance geologist working mainly in the Austroalpine crystalline rocks and the South Alpine Palaeozoic and Mesozoic cover-sediments in the Eastern Alps. I graduated with a project on Rock Glaciers dynamics and hydrology, this phase left a special interest for quaternary deposits and modern glacial environments. During my research on glaciers, studying old maps, photography and reports on the former extent of these features, I became interested in history, especially the development of geomorphologic and geological concepts by naturalists and geologists. Living in one of the key area for the history of geology, I combine field trips with the historic research done in these regions, accompanied by historic maps and depictions. I discuss broadly also general geological concepts, especially in glaciology, seismology, volcanology, palaeontology and the relationship of society and geology.

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