我們腳下的地球

我們對自己腳底下在發生的事知道得實在太少。福特公司開始生產汽車，棒球世界聯賽開始舉辦，其時間比我們知道地球有個地核還要長，想到這點真令人覺得怪有意思。當然，人們知道大陸在地球表面像浮在水面上的睡蓮葉子似的到處移動的事，還遠不到一代人的時間?！拔覀儗μ杻炔康奈镔|分布的認識，遠比對地球內部的認識要多。”

從地面到地心的距離為6 370公里。這不算太遠。有人計算，要是朝地心打一口井，然后扔下一塊磚頭，它只要45分鐘就能落到底(雖然到了那個地方它已經沒有重量，因為地球的全部引力都在上面和四周，不在下面)。實際上，很少有人試圖深入到地心。南非有一兩個金礦井達到了3公里以上的深度，但地球上大多數礦井的深度不超過400米。假設地球是個蘋果，我們還沒有戳破它的皮。實際上，離戳破皮還遠著呢。

直到稍稍不到一個世紀以前，最知情的科學家所知道的地球內部的情況，比礦工知道的多不了多少——即，你可以在土里往下挖一段距離，然后碰上巖石，僅此而已。接著，1906年，一位名叫R·D·奧爾德曼的愛爾蘭地質學家在審閱危地馬拉一次地震的地震儀讀數時，注意到有的沖擊波滲入地球深處，然后以某個角度反彈回來，好像是遇到了什么障礙。他從而推斷，地球有個地核。三年以后，克羅地亞地震學家安德烈·莫霍洛維契奇正研究薩格勒布一次地震的曲線圖，突然注意到類似的轉向，只是在較淺的層面上。他發現地殼與下面一層即地幔的界線，此后，這個區域后來一直被稱之為莫霍洛維契奇不連續面，簡稱莫霍面。

我們開始對地球內部的層次有了個模糊的概念——雖然的確僅僅是模糊的。1936年，丹麥科學家英·萊曼在研究新西蘭地震的地震儀讀數的過程中，發現有兩個地核——一個內核和一個外核。內核我們現在認為是堅硬的；外核被認為是液態的，是產生磁力的地方

到20世紀60年代，科學家們對地球內部的事兒了解得太少，覺得很傷心，因此決心要采取一點措施。具體來說，他們想在海床上(大陸上的地殼太厚)鉆個孔，一直鉆到莫霍面，取出一塊地幔樣品來慢慢研究。他們認為，只要能搞清地球內部巖石的性質，也許就能開始了解它們的相互作用，從而能預測地震和其他不受歡迎的事件。

這個項目幾乎肯定會被命名為“莫霍鉆探”，它簡直是災難性的。他們希望把鉆頭伸進墨西哥近海4000多米深的太平洋海水，然后再往下鉆5000多米，穿透比較薄的地殼巖石。從外海的一條船上搞鉆探，用一位海洋學家的話來說，“就像試圖從帝國大廈頂上用一根意大利式細面條在紐約的人行道上鉆個孔”。一切努力都以失敗告終。他們充其量只深入到大約180米的地方。莫霍鉆探最后被稱之為“無法鉆探”。1966年，由于成本不斷上升，不見成果，國會又氣又惱，取消了這個項目。

4年以后，蘇聯科學家決定在陸地上碰碰運氣。他們說干就干，在俄羅斯的科拉半島離芬蘭邊境不遠的地方選了個點，希望能鉆到15公里的深度。這項工作比預期的還要艱苦，但蘇聯人有著值得稱道的韌勁兒。到19年以后他們終于放棄的時候，他們已經鉆到了12262米的深度。但是，我們沒有忘記，地殼只代表地球大約0.3％的體積，科拉鉆探還沒有深入到地殼的三分之一，因此我們幾乎無法聲稱已經征服了地球內部。

雖然這次鉆探的深度有限，但所發現的一切幾乎都令研究人員感到意外。地震波研究一直使科學家們預言，而且是很有把握地預言，他們會在4700米深處碰到沉積巖，接著往下是2 300米厚的花崗巖，再往下是玄武巖。結果發現，沉積巖層要比預期的厚50％，而玄武巖層根本沒有發現。而且，地下世界比預期的暖和得多，1萬米深度的溫度高達180攝氏度，差不多是預期的兩倍。最令人吃驚的是深處的巖石浸透了水——這一直被認為是不可能的事。

我們無法看到地球的深處，因此不得不使用別的方法，主要包括觀察波在地球內部的傳播形式，從而推斷那里的情況。我們從所謂的金伯利巖筒(即形成鉆石的地方)得知一點地幔的情況。那里的情況是，地球深處存在一種爆炸，能把巖漿炮彈以超聲速發射到地面。這完全是一種沒有規律的現象。你在閱讀本書的時候，一個金伯利巖筒有可能在你家的后花園爆炸。由于它通到下面很深的地方——深達200公里——金伯利巖筒帶上來各種地面上或地面附近通常找不到的東西：如橄欖巖、橄欖石晶體以及鉆石。帶上來鉆石是很偶然的，100個巖筒中大約只有1個會辦這等好事。金伯利巖筒的噴出物帶上來大量的碳，但大部分都化成蒸氣，或變成石墨。只是在偶爾的情況下，一團碳以恰到好處的速度噴上來，并以必要的速度快速冷卻，終于變成了鉆石。正是由于這類巖筒，南非成了世界上出產鉆石最多的國家，但很可能別的國家蘊藏量還要豐富，我們現在還不知道。地質學家們知道，印第安納州東北部附近有個地方，有跡象表明存在著巨大的巖筒或巖筒群。20克拉或更大克拉數的鉆石在整個地區的不同地點已有發現。但是，沒有人找到源頭。

因此說，我們對地球的內部情況究竟了解多少?很少?？茖W家們普遍認為，我們腳底下的世界共分4層——一個巖石外殼，一個由熾熱而又黏稠的巖石組成的地幔，一個液態的外核，以及一個堅實的內核。我們知道，地面的主要成分是硅酸鹽。硅酸鹽比較輕，分量還不足以說明這顆行星的整體密度。因此，里面肯定還有較重的東西。我們知道，為了產生磁場，里面的什么地方肯定存在著一個濃縮的液態金屬元素帶。這一些是大家都承認的。除此以外，幾乎一切——這幾層結構是如何相互作用的，是什么原因它們才有了這種表現，未來的某個時刻它們會有什么動作，少說還都是個不大確定的問題，總的來說還都是個很不確定的問題。

我們可以看到，即使是其中的一個部分——地殼——也是個爭論得比較激烈的問題。幾乎所有的地質學文字資料都會告訴你，地殼的厚度在海洋底下為5～10公里，在大陸底下約為40公里，在大山脈底下為65～95公里，但在這些一般規律之內還有許多令人費解的變異。比如。內華達山脈底下的地殼厚度只有大約30～40公里，誰也不清楚是什么原因。根據地球物理學的所有原理，內華達山脈應當在下沉，猶如陷入流沙那樣。(有的人認為，這座山脈也許就是在下沉。)

地球如何有了地殼，何時有了地殼，這兩個問題把地質學家分成兩大陣營——一派認為，它是地球史之初突然發生的；另一派認為，它是漸漸發生的，而且時間比較晚。大家在這些問題上很動感情。耶魯大學的理查德·阿姆斯特朗在20世紀60年代提出早期爆炸的理論，然后花了整個余生與持不同觀點的人作斗爭。他1991年死于癌癥。但是，據1998年《地球》雜志報道說，去世前不久，他“在澳大利亞一本地球科學雜志的一次論戰中，狠狠抨擊了他的批評者，指責他們使神話永久化”?！八啦魂阅俊！币晃煌抡f。

地殼以及部分外層地幔，統稱巖石圈(源自希臘語lithos，意思是巖石)。而陸界又浮在一層較軟的巖石之上，名叫軟流圈(源自希臘語，意思是“沒有力量”)，但這些名稱向來不令人滿意。說巖石圈浮在軟流圈上面，意味著有一定程度的浮力，這是不完全正確的。同樣，認為巖石在像平面流動的物體那樣流動，這也會使人產生誤解。巖石是黏稠的，但只是很像玻璃。這似乎不大可能，但在引力的持續拉動下，地球上所有的玻璃都在往下流動。從歐洲教堂的窗戶上取下一塊真正古老的玻璃，你會發現它的底部明顯厚于頂部。我們在討論的就是這種“流動”。鐘面上時針的移動速度，比地幔巖石的“流動”速度，要快大約1萬倍。