苏联在冷战时期的科研项目科拉超深钻孔,之所以没有继续挖掘下去,其实并不是遭遇地心文明或者怪兽,而是国家经济已经不允许继续这项项目。
冷战时期的竞赛
二战结束后,当时地球上两个超级大国美国和苏联开始了冷战,冷战期间,美苏展开了军备竞赛,不仅从军事上开始相互比拼,还比拼各国的科技实力。
美国率先提出了太空战略,迫使苏联也将巨额资金投入太空项目中。后来,美国又提出了莫霍计划,准备要钻透莫霍界面,揭开地球内部的秘密。
美国提出后不久,苏联也紧跟其后,开始了科拉超深坑计划。
其实无论是太空竞赛也好,莫霍计划也罢,在当时都是一项需要投入大量资金的项目,而且由于这些研究成果在当时很难发挥实际作用,因此就是一项只有投入,几乎没有产出的无底洞。
在这些军备竞赛中,苏联经济很快就被拖垮了,还导致了联邦国家分裂解体。后来,官方宣布资金不足,科拉超深钻孔不得不停工。
科拉超深钻孔会遇到地心文明吗?
很多人以为,地球内部存在着一种地心人,他们生活在地幔之中,依靠地球内部热量生活。而科拉深坑之所以没有继续,是因为遇到了这些高级文明,担心引发人类灭绝,因此没有继续挖掘。其实这些都是无稽之谈。
我们知道,地球深度越深,温度越高,到达地幔层时,温度可以飙升到上千摄氏度,压强也达到了标准大气压的上千倍,在这样的环境下,几乎不可能有生命存在,更何况是人类这么复杂的生命。
再者超强的大气压会压弯人类的各种骨骼,可能会把人类压缩成一个非常致密的固体或者流体,因此地幔层不可能会有人类生活,更不会建立地心文明。
科拉超深钻孔还会继续挖吗?
其实,目前科拉超深钻孔在全球人工深坑中排名第三,前两个都是油田,也就是说洞中有资源,矿主可以通过出售资源换取资金,然后继续挖掘资源,从投入产出比上来看,是赚钱行为。
科拉超深钻孔不同,它所在的地球并没有矿产,只有在万米深度时,才探测到丰富的金元素资源。然而想要挖掘出这些金矿,前期投入的资金,远远大于出售金矿所换取的资金,也就是说,从投入产出比上来看,科拉超深钻空继续挖掘是一项亏本的买卖。
从科研的角度上,虽然继续挖掘科拉超深钻孔会发现一些重要的科研成果,但由于投入的资金过大,而且一时产生不了对人类有帮助的成果,所以不如把这些资金投入到能快速产出成果的行业,比如:医药行业、物理行业以及化学行业。
再加上科拉超深钻孔在挖掘到万米深度时,由于温度过高,达到了300-400摄氏度,造成的挖掘钻头极其容易坏,因此科研项目成果产出过低,因此,资金大量投入到这个项目并不划算。
所以,科拉超深钻孔未来大概率不会继续挖,除非人类科技的进步,以及地球内部有了重要发现。
没有进口。
地球由外到内分为地壳、地幔和地核三层。
地壳是岩石圈的重要组成部分,平均厚度约17千米,其中大陆地壳厚度较大,平均为33千米。
地壳下面是地球的中间层,叫做“地幔”,厚度约2865公里,主要由致密的造岩物质构成,这是地球内部体积最大、质量最大的一层。地幔又可分成上地幔和下地幔两层。上地幔顶部存在一个地震波传播速度减慢的层(莫霍面),岩石圈(岩石圈指地壳和上层地幔顶部)以下称为软流层(Asthenosphere),推测软流层是由于放射性元素大量集中,蜕变放热,使岩石高温软化,并局部熔融造成的,很可能是岩浆(Magma)的发源地。软流层以上的地幔是岩石圈的组成部分。下地幔温度、压力和密度均增大,物质呈可塑性固态。
地核位于地球的最内部。半径约有3470 km,主要由铁、镍元素组成,高密度,平均每立方厘米重12克。温度非常高,约有4000~6000℃。地核又分为外地核和内地核两部分。外地核的物质为液态,内地核现在科学家认为是固态结构。
参考资料:
通往地心的探索之路
张少泉
在20世纪末,地球科学家可以讲出一个关于地球内部以及关于地球演化历史的绚烂多彩的故事。这个故事十分精彩,同时也是真实的。
从儒勒·凡尔纳的“地心之旅”说起
法国作家儒勒·凡尔纳在1864年创作出版了著名科幻小说《地心游记》,这是一部影响了几代人的科幻小说。《地心游记》讲的是:莱得布洛克教授和他的侄儿阿克赛在一位向导的帮助下,经由冰岛一个暂时沉寂的火山口,沿岩石中的洞穴而下,历经险阻,终于抵达地心,最终奇迹般经由一次火山爆发,从地中海那边的另一个火山口喷回到了地面。
根据今天的知识看,小说中的探险者们去的地方远不是地心。
地球物理学告诉我们:固体地球的平均半径长度为6371公里,而由岩石构成的表层,厚度不过几十公里。许多火山的本源就在这层岩石中间,聚集在那里的熔融物质可以来自更深的地方,但远离地球的中心。小说中的主人公,仅仅在这层岩石中转悠了一趟。他们看到一堆恐龙和亚特兰提斯古城,便以为游过地心了。这是因为凡尔纳当时对地心的认识,受那个时代科学发展的局限。但凡尔纳仍不失为科学幻想的先驱人物。在众人翘首仰望太空时,唯独凡尔纳把目光转向了地下。
误区:地壳包裹着岩浆,伪科学:地球空心说
在儒勒·凡尔纳的时代,地质学作为一门学科已建立起来,但对地球内部深处的了解,仍仅处于起步阶段。
地质学家根据火山喷出大量熔岩和气体的现象,建立了地球是由一团炽热的星云凝聚而成的假说,设想有一种叫做“岩浆”(magama)的液态物质充满着岩石层下的地球内部。这种岩浆,被认为是以硅酸盐为主,并含有许多气体和水分的高热熔浆。按照这一假说,在地球的演化过程中,外部散热快,先冷却,凝结出一个由坚硬的岩石构成的壳层。
山岳高原的隆起,是岩浆上涌推动的结果;在一些地方,岩浆突破封闭冲出,是为火山爆发;并首次将人们看得到的岩石表层,称为“地壳”(crust)。在英文中,这就是蛋壳的壳字,译成中文时,在前面加了个“地”,成为一个专有名词。这样理解地壳近乎一层薄壳,几乎是“皮”;壳下为尚未凝固的岩浆所充满,火山熔岩是地下岩浆在出口的凝固物。这种假说当时就有人怀疑。后来的发现和研究结果更证明,岩浆是在一定环境中和一定的条件下才会产生的局部熔融现象。
“地球空心说”过去风行过。如今仍有市场。地球是中空的吗?关于地球内部状况,人们的认知确实进展不如对宇宙的认知进展快,还有许多未解之谜。这也给不科学或反科学的奇谈怪论留下藏身之地。其中之一就是“地球空心说”。
地球内部难以直接观察,但是从其他途径可以了解它。譬如可以用物理学的方法计算出来整个固体地球的体积和质量,从而求得它的平均密度。假使地球内部是空的,那么固体地球的平均密度应低于地面岩石的密度。早在1799年,出生于法国的英国科学家卡文迪什(1731-1810)应用万有引力定律,和他制作出来的扭秤,就已测出地球的平均密度为水的548倍,超过岩石的密度。他还提出,这个密度随着深度增加而增加,地球中心的密度最大,而并没有什么空心一说。
卡文迪什的实验和理论,后来为许多人的重复测定所证实,并取得更精确的数据。现代测定的地球平均密度为5517克/立方厘米;上部岩石圈的平均密度为265克/立方厘米。
显然,“地球空心说”不是什么科学假说,只是在科幻**和小说中用来虚构离奇故事的“背景”。至于散布什么外星人或恐怖分子就住在空心的地球的里面,并在那里控制着地球,更是蛊惑人心的邪说。
一个探测地心的最新的科学设想
科学幻想影响到科学家,也是人们始料不及的。
太空探测已经引不起世人的兴趣,那何不用核弹炸开一条路到地心去探险呢?这类似于科幻小说的情节,出现在权威科学期刊英国《自然》杂志的一篇文章中。这就是美国加州理工学院的达维史蒂文森(Daavid Stevenson)在今年5月15日出版的《自然》杂志上提出一种探测地心的构想。
他的构想是:先在地表引发威力达数百万吨**炸药爆炸力的核爆或类似地震的高能,挖掘长与深各300米,但宽度只有一米的壕沟,然后注入数十万吨的炽红熔铁,熔铁像巨大的刀锋切开地球的岩层,让探测器随着熔流而下,同时“熔铁刀”顶上的岩层冷却封合起来。史蒂文森表示,这个过程可比拟成火山作用,只是过程相反。在这个构想中,向裂缝中注入的铁水至少要灌10万吨,大约相当于今天全世界1小时的铁产量。使用熔铁来做“切刀”,原因是铁便宜又充裕;另外,熔铁不会与富含铁矿的地壳、地幔岩石化合,呈熔化状态是为了减少摩擦阻力。
灌入铁水的同时,科学家会在其中放入一个葡萄柚大小的由特殊材料制成的探测器。探测器随着热的铁水逐渐渗入地球内部,大约1个星期之后能够到达地球外核附近。
这个方案尽管听上去相当美妙,但是仍有一些难以克服的技术障碍。科学家除了要筹集到10万吨铁水和足够的炸药——比如一颗核弹外,还面临着相当大的挑战,比如应该用什么材料(如钻石)制造这样一种耐高温高压的探测器。史蒂文森表示,因为高热,不能使用传统的微电子器材,唯有钻石外壳才堪用。地心探测器将携带各类探头,以测量温度、探测有无其他元素存在以及电磁活动。史蒂文森表示,地底下除开铁之外,是否有硫、硅、氢、氧等元素,目前科学界并不清楚。史蒂文森相信探测地心一样会带来前所未有的知识,或许能解释地球电磁场的产生方式及某些地震、火山的源头。
当然,地心探测计划可能有很大危险,譬如制造出新的火山,或者引发地震,然而这些风险可经由详细研究而减到最低。
一些称赞这种大胆设想的科学家也质疑其可行性。有人提出,主要仰赖重力来打穿地壳、地幔,下沉的过程当中,裂口的四壁会生热、融化,探测过程也许得耗时数千年。其理由是尽管铁水的总重量十分巨大,但在强大地核压力的作用下,裂缝会在铁水流下之后被强大的压力闭合。同时,人类想利用地震波来取得信息或测量出温度等参数,实在难以实现,因为这么一个小小的探测器,怎么能够形成强大的地震波,将有关数据传回地面呢?
毕竟这是一个建立在现代科学和技术基础上的大胆构思,仍可以称为科学设想。
照亮地心的明灯和地心旅行的信使
要实现探测地心的设想,首先要了解从地面到地心的介质状态和结构。这就要先派个“探路者”。这个“探路者”就是地震波。早在我国东汉时期,就有张衡发明的地动仪记录远在数百公里之外的陇西地震。那时人们只能从龙口吐珠的方向得知地震发生地的方向,还不可能得到震动发生时大量的地下结构信息。直到十九世纪末和二十世纪初,能记录地震波的地震仪器,才为英国、德国和俄国的科学家发明并用于观测。
科学家发现,地震时人们感到的震动,是从震源传出的弹性波在地壳中传播的表现,并识别出在这地震波中包含着两种波动:一种是质点震动方向与传播方向一致的纵波,一种是质点震动方向与传播方向垂直的横波。横波传播时,要求传播它的介质改变形状,所以它在气体和液体介质中不能通过,而只能在固体中传播;纵波则没有这种要求,在固体、气体和液体中都能传播。
1897年,德国地球物理学家维歇尔特(Wiechert·JohannEmile,1861-1928)通过理论计算,推测地球只是核心部分为液态,其成分主要是铁,而在这个液态的地核之外,全为岩石质的固体物质所包围,其厚度可达1500公里。他把这部分命名为Mantle。开始有的中国地学家将其译为“地肉”,后来又有人提出应译为地幔。1906年英国地质学家、地震学家奥尔德姆(Oldha·RichardDixon,1858-1938)以地震观测得到的结果,证实了这个推测,但界面所在的深度与维歇尔特相差很大。1913年,时在德国后来移居美国的地球物理学家古登堡(Gutenberg·Beno1889-1960)经过反复研究,确定地核与地幔的分界面在地下2900公里深处。以后的研究未再有大的修改,这个分界面被命名为古登堡面。
1935年,丹麦女地震学家雷曼对地震波中微弱信号做了研究,认为在液态的地核中,还存在着一个固态的内核。1954年,澳大利亚的地震学家布伦对地球密度和弹性系数分布做了研究,进一步证明这个假设的可能。
于是我们得知,地球内部大部分是固体。仅地幔就要占去固体地球体积的823%。这样一来,地壳似乎失去了提出时的意义。人们也自然会想到,地壳和地幔既然都是岩石或岩石质的物质,它们之间的界限如何划分呢?
1909年,南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇研究了发生在库尔帕河谷一带的地震记录,发现纵波在地下50公里界面上速度突然增大。进一步的研究得知,这种在地下几十公里深处地震波的变化,是全球性的现象,不过深度不一。陆地下面通常为三、四十公里,海底下面一般不到十公里。此界面显示明显,被命名为莫霍洛维奇面,简称莫霍面。现在一般都以莫霍面作地壳与地幔之间的分界。
莫霍面以上的地壳,是以硅酸盐矿物为主体组合而成的岩石构成的,上层的岩石含铝较多,花岗岩是它们的代表;下层含镁较多,玄武岩是它们的代表。这种化学成分差异,也表现为比重、颜色等物理性质的不同,花岗岩色浅,重量较玄武岩轻;玄武岩色深,中文译为玄武。由于存在差异,地震波在通过时速度也就不同,在从花岗岩层进到玄武岩层时,便会在地震记录上表现出来。1923年,奥地利地震学家康拉德发现了这个界面,科学界将这个界面命名为康拉德面。
莫霍面以下,和地壳紧贴在一起的地幔上部边缘,也是以硅酸盐矿物为主体组合而成的岩石构成的,只是含镁更多了,比重更大,橄榄岩是其代表,它和地壳中的岩石一样坚硬。
再往深处去,是不是也是这种情况呢?分析地震波带来的情报,经过几十年的积累,科学家们确定在地幔上部100公里上下一带,存在着一个地震波传播速度减缓的“低速带”,对此现象的解释是这里的岩石虽仍是是固体,但具有塑性,即可以改变形状而不破裂,这一层被称为“软流层”。
因此,分布在地幔上部边缘一带的岩石,其厚度也有限,现在人们常把它和上面的地壳合起来称为岩石层,也有人将地壳作为岩石层的同义语。软流层的厚度也是有限的,其边界还不那么清晰和确定。软流层里面又是刚硬的岩石。
关于地核尤其是内核的分析探索,近年来得到重要进展。中国学者宋晓东与美国同事合作,利用地核穿透波发现内核相对于外核和整个地球在旋转。其运动速度在地面的投影是板块运动的几十倍。这一结果对于解释地球电磁场成因和变化有重要意义。
科学钻探:联合给地球打洞
地震波可以穿透地心,可以获得地球的精细结构,但是所有有关地球密度、温度、组成的结论都是间接从地震波的波速计算得出的。要获得直接证据,必须从地下采取岩样,也就是说,需要进行科学钻探。同时,通过钻探工程实践,也可以在地面划出“裂缝”将探测器送入地心。
科学钻探始于20世纪60年代美国提出的“深海钻探计划”(DSDP),它与“人类登月计划”被誉为人类在20世纪60年代的两大壮举。1985年1月,美、英、法、德等国拉开了“大洋钻探”(ODP)的序幕。1995年,德国与美国自然科学基金会(NSF)签署了合作备忘录,决定成立ICDP。中国也在1995年经国务院批准后,加入了国际深海钻探计划组织(ICDP)。1996年,中国与美国、德国正式成为ICDP的三个理事国。
中国钻探工程举世瞩目,是目前国际大陆钻探组织资助金额最高的项目之一,也是亚洲第一口科学深钻。钻孔位置的选择在江苏北部东海县毛北镇,因为那里处于世界上规模最大的超高压变质带上。
所谓超高压变质带,是指数亿年前由于地壳运动,原本处于地表的岩层向下俯冲到地幔深处,在高温高压的作用下变质,然后短时间内从地底重回地面。这种特殊岩层的发现,被公认是继板块学说提出以来,地球科学研究领域取得的重大突破性进展之一。我国将用3年时间打出这口5000米深的科研井。
由深部钻探技术和地球物理遥测技术构成的科学钻探工程被誉为“伸入地球内部的望远镜”。大陆科学钻探工程对人类认识自然、探索未知领域方面的重要意义并不逊于载人航天,是当代地球科学具有划时代意义的系统工程。
钻石是“大米”,并非稀缺物
与黄金不同的是,钻石并非稀缺品,钻石业内人士常说,世界上有多少粒大米,就有多少颗钻石。
这导致它向来以饰品和收藏品的身份出现,而非传统意义上的投资品。正如南非副总统莫特兰蒂去年接受央视采访时所说,钻石只是“人们虚荣心的产物”,“价格上涨并不是因为钻石会枯竭,而是人为造成供不应求的局面。”
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