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百科 | 地球“肚子”里,藏着什么秘密

2019/9/11 17:42:54

百科 | 地球“肚子”里,藏着什么秘密

 

手持魔杖的魔法师,提着一只神奇的皮箱来到美国纽约。这只箱子是连接“魔法世界”和人类世界的大门,一不小心就会有危险的“地下”动物逃逸出来……根据《哈利·波特》作者罗琳同名小说改编而成的电影《神奇动物在哪里》,即将在全球上映。“魔法世界”是不是源自地底,成为“麻瓜们”(魔幻作品中对普通人的称呼)热议的话题。
   

“上天”不易,“入地”更难。倘若把我们生活的这个蓝色星球比作一个苹果,那么与人们关系最为直接的地壳,仅相当于薄薄的一层果皮。由此往下的地底世界,更为庞大隐秘,也更为光怪陆离,被公认为地球科学研究的“紫禁城”。那么,地球的“肚子”里究竟藏有什么秘密?是滚烫的岩浆到处肆虐,还是密布“矮人”储藏的珍宝?地心深处,真的有神奇生物乃至文明存在吗?


两种假说
   

关于地下世界的描述,影响最为广泛的就是《地心游记》。这部小说首次出版于1864年,是法国科幻作家凡尔纳的经典之作。在他的笔端,勇敢的探险家来到地球深处,遭遇火山爆发、岩浆飞溅,还看到了巨大的“地下海”以及各式各样的奇异生物……
   

地壳之下,到底有着怎样的“另一面”?国际上存在两种主流说法:
   

一是空心说。上世纪20年代,有地质学家提出,很久以前,宇宙中一颗巨大的陨星掉落地球,穿透了地壳,于是形成了一个空洞。
   

空心说的另一个依据是对地球重量的比较。如果地球内部全部由实体物质构成,那么它的重量应该会比现在大得多。造成这种结果不外乎有两种情况:空心或者多孔。
   

不过,有质疑者强调,即使地球内部有空洞存在,也只在表面浅层地区。因为地壳更深处如果有过洞穴,一定会因为高压而被摧垮。
   

二是实心说。1936年,丹麦地震学家雷曼女士证明,地球内部有个地核存在。它包括一个大小与月球相当的铁质内核和一个液态外核。其中,内核在产生地球磁场的地球动力学中发挥重要作用。 

 

三个分层
   

大家知道,地球内部是有明显层次的。最外面的一层,叫做地壳;接下来的中间层,被称为地幔;最里面的部分,叫做地核。如果拿煮熟的鸡蛋打个比方,那么地壳类似于蛋壳,地幔相当于蛋白,地核就是蛋黄。
   

地壳是地球的表面层,是人类生存和生产的场所。整个地壳的平均厚度约为15公里,与地球平均半径6371公里相比,仅是薄薄的一层。地壳中的各种化学元素不断进行化合和分解,形成名目繁多的矿物。多种矿物按照一定的规律组合在一起,就成了岩石。
   

地壳虽然很坚硬,却不是铁板一块。研究显示,地壳是由几大板块拼起来的。这些板块不是固定不动的,而是处在不断移动之中。
   

地壳之下是地幔。地幔主要由高温岩浆组成,很像一大锅浓粥。地幔可以分成两层:上地幔和地壳相连,厚度约有1200公里,主要由硅、铁、镁等成分的橄榄岩组成;下地幔和地核接触,厚度约有1700公里,成分主要是铁、镍等金属的氧化物和硫化物。
   

地幔再往下,就是地球的最深处———地核。现有研究表明,地核是一个以铁等金属为主的球体,可分为内外两层。其中,外地核为熔融态,厚约2240公里;内地核为固态,半径约为1120公里。
   

地球内部越接近地心,温度就越高。科学家利用最新技术测出,地球核心的温度是6000℃,接近太阳的表面温度。

 

两大障碍
   

今天,人类进入太空乃至登陆月球都不再是梦想,然而“入地”却显得有点遥远,主要障碍就在于“高温”和“高压”。 
   

一般估计,地幔与地核界面的温度约在3700℃,内核温度约在4000℃至4500℃之间。地下世界的温度为何如此高?主要是铀等同位素物质衰变时释放出巨大能量。另外,45亿年前地球生成时保存的热能,也是一个重要因素。
   

地球内部的压强,也随着深度增加而增大。科学家推测,地壳下面的压强约为90万千帕,地幔底部的压强约为1.4亿千帕,地球核心点的压强则高达3.6亿千帕。这都远远超出了地球表面的标准大气压。
   

不过,地底并不会因此而显得“死气沉沉”。1946年,英国科学家威尔金斯推断,由史前文明人开辟建造的地下隧道首尾相接并有许多支岔,可纵贯欧亚美非各大洲。

 

此外,目前已经发现在地表下方1.6公里左右的地方存在微生物,那里的温度已经非常高了。科学家还发现,一些细菌可以生存在高达2万千帕的环境里。而过去的研究表明,细菌或者其他形式的生命无法生存在超过几千个大气压的环境里。

 

一颗“炽热的心”
   

寒冷的冬季即将到来,你也许正在计划去哪里泡一泡温泉。可你知道吗,为何地底下会冒出一口口温热的泉水呢?这其实源自于“地热能”。
   

地球内部有颗“炽热的心”,里面的放射性元素不断进行着衰变反应并释放热量。巨大的热量会通过大地的热传导、火山喷发、地下水循环等途径不断向地表散发,由此形成“地热能”。仅以目前探明的总量来看,地球蕴藏的地热能量足够全球60亿人口消耗100万年。而且,它在使用过程中不会释放温室气体。
   

不仅产生热能,地球还能“吃石头,吐钻石”。科学家发现,地球上的大部分钻石来自于地表下不到19公里的地方。在那里,地幔内部的特殊环境把部分岩石变成了钻石,后来部分钻石又被金伯利岩带到地表。金伯利岩是由火山爆发产生的,这种岩石一直是人们寻找钻石的“指标岩”。

 

建造“望远镜”
   

迄今为止,人类对地球内部的探索研究,主要依靠两种形式:
   

一是“做CT”。科学家在地上制造的地震波会沿地下传播,而当地震波碰到不同地质体时就会反射回来,仪器接收到反射信号,经过处理以后得到图像。由于不同深度和岩石性质反射的波是不同的,通过分析反射,科学家就能大体判断地球深部的构造。
   

二是建造“望远镜”。经由CT获取的认知,毕竟仍然是间接的。随着科学技术的发展,国际社会开始纷纷建造伸入地球内部的“望远镜”,即开展大陆科学钻探工程。
   

所谓大陆科学钻井,就是在地球大陆上选择富有科学探索意义的地区,钻进达数公里的深孔,用来进行科学实验。自上世纪70年代以来,现在已有十多个国家打了近百口深浅不一的钻井。其中,钻探的最深记录是12公里。
   

我国的第一口大陆科学钻井———“科钻一井”于2001年开钻,地址位于江苏连云港东海县毛北村。据报道,2004年12月26日8时许,正在“科钻一井”进行观测的科研人员发现,地下4.9公里处流体中氩和氦的含量突然发生变化。1小时后,4700公里外的苏门答腊发生9.3级地震。这是一种巧合,还是有着内在的联系?利用大陆科学钻探深井,能否开辟地震预报的新途径?这些谜团,都有待进一步解开。


栏目主编:龚丹韵 图片来源:视觉中国 图片编辑:雍凯