挖穿地殼直達地幔,比登月還難,我們有生之年能看到嗎?

2021-01-13 華箋流香

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

挖地球非常有意義。

因為人類所有的礦產資源都埋在地面以下,地球深處有無數的寶藏,黃金、白銀、鑽石。

》如果我們在地球上打洞,一直挖,會遇到什麼?

答案是,有想像不到的困難。

1970年,前蘇聯在靠近挪威邊境的科拉半島打了一口超深鑽井,鑽探深度達12,263米。雖然現在有石油鑽井超過了科拉鑽井深度,但是科拉鑽井是第1個用於科學研究的超深井,裡面布置了傳感器。

打科拉鑽井的目的就是為了打穿地殼,但是最後263米進展極為艱難,而且從洞裡面傳來了地獄般嘯叫聲音。

2012年,日本深海鑽探船「千秋號」鑽入太平洋海底,計劃是穿過地殼。地殼在陸地上有30到60公裡厚,但在海底最薄的地方只有5~7公裡厚。

如果「千秋號」的鑽機突破莫霍面的過渡邊界,將到達地幔。

這是地殼和地球高溫熔融核心之間的2900公裡厚的神秘層。

科學家對地幔層了解較少,提取樣本將是一項重大的科學成就,有人將其稱為地質學版本的登月。但是實際上這個工作比登月還要難!

》古語說:眼見為實,耳聽為虛。

我們對地球內部的了解,絕大部分是虛的,因為看不見。

人類對地球內部構造的知識基本上來自於「聽」 ,也就是振動在地球內部傳播的情況。

1909年,克羅埃西亞科學家莫霍洛維奇在測量地震波的傳播速度的時候發現,地震波的橫波和縱波在地表下30公裡處有一個明顯的分界層,速度會突然增加。

這表明這裡的物質與地表的物質不相同,這就是所謂的莫霍面。

莫霍面以上是地殼,它的主要成分是玄武巖,以下是地幔,它的主要成分是橄欖巖。

地幔的密度不僅比地殼的密度要高(地殼的密度為2.9,地幔的密度為3.3),而且地幔的彈性模量比地殼也要高,這意味著地幔是比地殼更堅固的固體。

但是地幔又有可塑性流體的性質,所以才會推動地殼運動。

然而,以上都是科學推理。

真實的地幔是什麼樣子?一定要打穿莫霍面以後挖出來看一看,這就是科學家們執著和努力的原因。

》美國是最早打算鑽穿地殼的國家。

早在前蘇聯的科拉超深鑽之前,美國就打算在太平洋底打穿地殼。

60年代初,美國在東太平洋的瓜達盧佩島附近的海域開始了鑽探計劃,最深的洞僅穿透地殼183米,剛好穿過地表的沉澱物,進入堅硬巖石的下層。

一些美國國會議員認為挖掘地幔不值得付出代價,於是在1966年,他們取消了這個項目。

現在科學家們希望美國、日本和其他國家能夠集中資源來支付這一費用。

即使科學家們在海底找到了可能最薄的地殼部分,這仍然意味著至少要鑽透幾公裡的固體巖石。

更困難的是,當深入地球時,會遇到極端的溫度,和極端壓力。可能超過538攝氏度,以及驚人的壓力3000~5000大氣壓。

由於這種壓力擠壓了設備,保持設備運轉將是一個挑戰,更不用說把正在挖掘的材料推回到地表。

不過,有利的一面是,在過去半個世紀,石油工業的鑽井技術取得了顯著進步。有改進的鑽頭、工具和儀器,它們更能承受高溫和壓力。

全球定位系統和其他先進技術,使鑽井船在深水中保持在同一地點要容易得多。

》挖穿莫霍面對人類有什麼價值?

關於地幔的知識相當有限,科學家從未得到過地幔的純樣本。目前只能通過研究地震波和檢查從火山流出來的熔融巖石來找出答案。

甚至科學家還需要通過外太空的隕石來尋找答案。因為有些非常巨大的小行星撞擊到地球以後,會砸穿地殼,讓地幔裡的物質濺射到太空。

地球的地質構造有很多未解的謎團。幾十億年前地球是如何形成的,如何發展出地核、地幔和地殼的,以及板塊構造是如何開始的,這些問題都需要通過了解地幔來解答。

對地幔的研究或許可能解開地殼以及板塊之間如何相互擠壓的問題,甚至可能預測地震和火山爆發。

而且在地殼內部深處很可能有細菌等微生物,可能封閉在那裡幾十億年獨立演化。這對於了解生命的起源也非常有意義。

但是到目前為止,所有鑽到莫霍面的努力都以失敗而告終,包括前幾年開始的日本等國的計劃,在鑽入地層較深的地方都遇到了難以想像的困難。

很可能在30年內,人類沒有辦法鑽穿莫霍面。也許還要更長,超過大多數人的有生之年。

相關焦點

  • 盾構機垂直向下挖,能挖穿地殼嗎?能不能挖出一條隧道來?
    估計這是很多朋友都想過的問題,理論上用盾構機挖穿一個實心球體的可能性是存在的,只要有足夠的維護團隊和耐心即可,但挖穿地球卻是不可能,不過挖穿地殼的可能性卻是存在的!地殼有多厚?地球的結構是怎麼樣發現的?
  • 地球會被挖穿嗎?
    作者:不正經的大白編輯:不正經的大白審核:李柯縈如果一直向下挖掘地球會被挖穿嗎地殼之下則是地幔地幔分為上地幔和下地幔厚度將近2900千米比地殼的厚度厚了數倍地幔屬於地球內部結構中體積和質量最大的一層地幔與地核之間的溫度可達3500攝氏度左右所以就算人類能夠挖通地殼也無法挖通地幔
  • 把地球挖穿要多久?結局意想不到
    之前就有人想問了人類為什麼不能挖到地球中心,目前挖得最深的為12263米。不過雖然說人們有著美好的希望,但是挖穿地球這個想法很難實現。按照人類現在的科技水平是沒辦法真正挖穿地球的。畢竟挖穿地球比人們想像的困難很多。
  • 連地殼都挖不穿,人類是怎麼知道地球內部構造的?
    地球是我們賴以生存的家園,但是我們對地球的很多部位其實並不了解。很早以前,就有人想要把地球挖穿。上個世紀七十年代,蘇聯的科學家們實施了一個瘋狂的計劃,在科拉半島一直往地底下挖,試圖挖穿地球,好好瞧一瞧從未露出過真容的地心到底長什麼樣子。
  • 黑洞都能拍,為什麼地殼還挖不穿。蘇聯遇到了「超自然現象」?
    我們的腳下有什麼?地球是一個實心的球體,其內部分為三層:地面到地下5~70千米的部分稱為地殼;向下到大約2900千米處被稱作地幔;剩下直到地心的球體便是厚度最大的地核。按照現在普遍接受的理論,地球的構造是分層的,由外至內分別是地殼、地幔和地核。
  • 人類能不能「挖穿」地球?蘇聯挖了24年方才得到答案
    相信大家在上學的時候都學過地球的結構,地球大概分為三層,分別是地殼,地幔,地核!,材質當然是不一樣的,而地幔也能分為很多層,內核當然也是如此,但人類畢竟沒有去過地核當中,還沒有辦法見識一番地核的美景!,人類連地球表面的海洋都沒有探索完畢,又如何能去到地下探索真正的地球呢?
  • 花10年挖了10000多米,沒能挖穿地球!如何知道地球的內部構成?
    對人類而言,星空和地球深處是我們嚮往的兩個地方了。星空在我們的頭頂,我們通過發展航天技術來探索星空,地心在我們的腳下,我們又該如何探索地心呢?人們想到的最笨的方法,使勁往下挖,挖到地心深處去看看。如果人類想要繼續往下挖,就需要付出千百倍的資金和時間用來提高材料硬度和挖掘技術,而顯然這是不現實的,挖穿地球的宏偉計劃因此擱淺。當時人類挖到了驚人的12000米左右,已經遠遠超越了地球最高峰珠穆朗瑪峰的高度,但是地球的直徑約為12756千米,這個深度僅僅只佔地球直徑的千分之一不到。可以說想要挖穿地球,人類還只是剛剛起步。
  • 把地球挖穿,是不行還是不敢?看看科拉超深鑽孔就知道了
    在高中地理課本上就有準確的地球構造圖,但卻沒有人為之「實踐」,難道科學家們就沒有挖穿地球的想法嗎?到底是不會挖,還是不敢挖!挖穿地球計劃我們知道,地球的每個深度構造不同,物質含量可能也是不同的,所以探索地球內部,還是非常有必要的。
  • 把地球挖穿,是不行還是不敢?看看科拉超深鑽孔就知道了
    在高中地理課本上就有準確的地球構造圖,但卻沒有人為之「實踐」,難道科學家們就沒有挖穿地球的想法嗎?到底是不會挖,還是不敢挖!挖穿地球計劃我們知道,地球的每個深度構造不同,物質含量可能也是不同的,所以探索地球內部,還是非常有必要的。
  • 如果我們一直向下挖,會挖穿地球嗎?
    人類在地球生活了數百萬年,從我們對地球產生研究之後,曾就有人提出疑問,地球到底有多厚,地球的中心是什麼樣子,如果我們一直向下挖,到底能不能挖穿地球。地球首先我們要先對地球有一個簡單的理解。內部圈層包括底殼,地幔、地球外核和地球內核。如果我們從地殼開始向下挖地下都有什麼?地下一米,這裡是地鼠居住的深度。地下2米,是普通墓地埋葬的深度。地下4米,這是法老圖坦卡蒙陵墓的深度。地下12米,這是目前發現尼羅河鱷魚挖出的最深的洞穴深度。地下18米,這是普通防空洞的深度。
  • 為什麼地球挖不穿?科學家研究過之後,建議不要再挖了
    那現在有適用的儀器嗎,什麼儀器能把如此大的地球挖穿? 原來科學家在計算了下場後就不敢挖了。因為地幔部分是巖漿,溫度特別高,現在還沒挖到那裡就無法再往下挖了。
  • 網友問:如果一直往下挖井,能把地球挖穿嗎?
    朝著地心挖的話,永遠也挖不穿。地球結構地球結構主要分為地殼、地幔和地核,最外層的地殼是最薄的,大陸部分平均厚度有17公裡,最厚處有70公裡;地球隨著深度的增加溫度急劇升高,地幔處就是高溫巖漿,溫度有上千攝氏度。
  • 蘇聯的挖穿地球計劃,已挖到12262米,為什麼突然停止了?
    因為蘇聯沒有資金能繼續支持這個毫無意義的計劃了,而且蘇聯已經挖到了一個瓶頸區,這個區域已經很難繼續下挖沒有工具能繼續支持這個挖地球的項目了。我還一度以為,地球真的能被挖出一個通道,現在回想起來還是當初太過於弱智了。首先來說明一下地球內部的組成,地球內部三個部分組成的。分別是地殼,地幔和地核,同時地核又分為內核和外核。我們生活在地球的表面,也就是所謂的地殼上面。要知道就僅僅只是地殼的厚度就已經有17千米了,而蘇聯的挖穿地球計劃,才挖到了12262米,連地殼都沒有挖穿。
  • 人類是如何知道地幔、地核的組成的?
    這就是人類第一次發現地殼和地幔的邊界。今天我們知道,那54公裡是他呆的地方地殼的大概深度,地球上其它地方地殼的深度變化是很大的 (例如海洋上基本都在10公裡以內),但是研究殼幔邊界的方法還是基本上沿用莫霍洛維奇的套路。為了紀念他的發現,我們親切的稱這個地殼地幔邊界為莫霍洛維奇不連續界面,簡稱莫霍面。
  • 蘇聯挖穿地球計劃,工人為何挖到1.2萬多米就收手?他們聽到了啥
    蘇聯見美國完成一次壯舉,他們將競賽場從天上挪到了地面,開始了「挖穿地球計劃」。為了這個計劃蘇聯提前籌備了5年。1970年5月24日,蘇聯正式開始「挖穿地球計劃」,上千名科學家和16個鑽井實驗室是這場惡戰背後的後盾,他們要挖的地方在蘇聯的科拉半島,鑽孔井命名為「科拉超深鑽孔」。
  • 如果一直往下挖洞,需要多久才能挖穿地球?
    挖穿地球,按人類永不滿足的好奇心驅使,或許有這個想法,但按人類掌握的現有知識和具備的能力,無法實施,人類無法挖穿地球。
  • 人類怎麼知道地球內部分地殼、地幔和地核的?
    相對而言,大洋深處的研究還相對簡單一些,畢竟海洋最深的馬裡亞納海溝也就11034米,而且上方都是海水而已。對於地球內部結構的研究,人類的進展是十分有限的,我們最直接能夠想到的方法就是「挖地球」,經常有人說把地球挖穿會怎麼樣?但是我們都知道地球的平均半徑有6371千米,我們人類能夠挖到多深呢?
  • 3500米是地球大陸最深點,這個深度我們能看到什麼
    也就是說,我們大部分人是沒有機會看到海平面3500米以下的情景了。那麼海平面3500米以下到底能看到什麼呢?答案或許令你失望。死海地球的直徑約為12756千米,傳統分層法由外到內將地球分為六層,分別是:地殼、上地幔、下地幔、外地核、過渡層
  • 蘇聯為了直達地心,挖到了12262米,周邊黃金成堆,為何不挖了?
    這個洞的深度已經比天然形成的馬裡亞納海溝還要深,已經十分接近地殼和地幔的分界點莫霍洛維奇間斷面。但在1994年,官方卻一紙文書叫停了這個項目。很顯然,這又是一次蘇聯跟美國之間的競賽。當時蘇聯打了一系列鑽孔,其中最深鑽孔SG-3的深度高達12262米,目的是為了直達地心探索地球內部結構。
  • 如果挖穿地球,跳下去的人會從另一端掉出來嗎?
    迄今為止,人類挖到地球最深的地方為庫頁島的一口油井,深度將近13公裡。但這個深度仍然只是地球的表皮,地心還要再向下深入6300多公裡。如果未來人類有能力挖穿地球,從地球的一端挖一個洞到另一端,那麼,人跳到這個洞中會怎樣呢?首先,這個人需要面對高溫問題。越深入地球內部,溫度越高。