我們已經向月球、火星甚至太陽系之外發射了探測器,但是從來沒有把探測器送入我們賴以生存的地球的中心去。現在一位科學家正在想辦法把一個柚子大小的探測器送入地心,探測那里的情況。這一新奇、大膽的設想是美國加利福尼亞技術研究所的行星學教授史蒂芬森提出的。
通往地心的隧道
挖一條通往地心的隧道,整個工程非常龐大。將耗資至少100億美元,并且需要各國科學家密切配合花費數年時間才能完成。盡管工程如此浩大,但是史蒂芬森教授表示,深入了解我們人類所棲息的這個星球遠比進行太空探索要重要得多。
\"現在人類已經知道40個天文單位(約60億千米)遠的太空是個什么樣子,可是對于地表10千米以下究竟是個什么樣子卻知之甚少。\"而如何穿透堅硬的地殼巖石層和克服高溫,是地心探險任務的最大挑戰?地球的直徑大約是6400千米,這就意味著,必須挖一條深達3200千米的\"深井\"才能到達地心。
史蒂芬森教授的解決方案是,首先在地殼上挖出一個指向地心的大約300米深,即與美國紐約帝國大廈差不多高的\"井\",井的橫截面積只有1平方米。然后在這個井里注入至少10萬噸熔融狀態的鐵水,鐵水的重力將對井下方的巖石產生巨大的壓強,從而自動向下擠壓沉降,最終自動開鑿成一條通往地心的\"隧道\"。令人難以想像的是,他認為開鑿這條隧道將在大約1周的時間內完工。\"這種情形就好像是一座人工火山,只是它噴發的方向與自然火山正好相反。\"史蒂芬森教授說,\"又好像是一把用融化金屬制成的巨大匕首,從地殼直插地心。\"
那么這條深達300多米的深井如何挖掘呢?史蒂芬森教授設想可以用一次小型核爆炸或一次小型地震來完成這個任務。當然也可以利用地殼中的天然巖洞,比如火山爆發時形成的裂隙。
之所以選擇鐵水來充當挖掘隧道的工具,是因為鐵非常便宜,并且儲量豐富,全世界的鋼鐵廠1小時就能生產出10萬噸鐵。還有一個重要原因是,鐵水不會與地層中含鐵豐富的巖層起反應。高溫熔融狀態的鐵,還可以降低摩擦力。
鉆石做的探測器
探測器將沿著熔融的鐵水到達地心,所以探測器心須用特殊的材料制成,以抵抗鐵水和熔巖的高溫。\"顯然,你不可能用傳統的微電子技術和材料來制造探測器,而鉆石是非常好的材料。\"史蒂芬森教授說。
探測器的表面將由鉆石制成,能夠承受4000℃的高溫。探測器進入地核后將首次發回地心的直接數據,即地核溫度、化學構成和電磁活動等。數據將以地震波的形式傳送到地面上,因為無線電波無法穿透幾千米厚度的地層。
科學家們相信探測器傳輸回來的數據將有助于進一步對地球磁場進行研究。地球磁場是由地核產生的,它能保護地球免受宇宙射線的輻射,并使現代衛星通訊能夠得以實現。
探測器將攜帶各種設備,可以探測地心的溫度、各種元素的組成和電磁活動。史蒂芬森教授說:\"我們不知道那里除了鐵之外究竟還有什么,那里可能還有硅、硫磺、氧、氫……但是我們現在什么都不知道。\"\"我認為,到達地心之后,有許多新的發現會讓我們大吃一驚,會有許多出乎我們意料的東西,我們或許能夠找到地球磁場形成的原因,或者找到火山爆發的根源。\"
靈感來自美國大片
史蒂芬森教授說,他發表在《自然》雜志上的這篇論文,部分是受到了2003年4月份才在美國公映的科幻大片《地心末日》的啟發。
\"其實我很早以前就有這個想法了,但是電影激發了我寫那篇論文的沖動。\"史蒂芬森教授說,\"當時電影制片方讓我寫一篇關于這部電影科學方面的評論,盡管在我看來把人送入地心的情節是非常荒謬的,但卻讓我重新思考該把一個什么樣的探測器送入地心。\"
一些科學家對史蒂芬森教授提出地心世界探險設想表示歡迎和欽佩,但是懷疑這項計劃的實際可操作性。
反對者認為,依靠鐵水的重力把地底巖層分開,但熔融的鐵水也會把盛裝鐵水的裂縫壁給融化,探測器有可能需要幾千年的時間才能到達地心。