现在科学家们正在想办法把一个柚子大小的探测器送入地心,探测地心情况。前阵子有些人讨论着挖穿地球,看看地球内部究竟是什么。那么挖穿地球究竟是天方夜谭还是真的未来可期呢?
挖穿地球的可能性几乎为零
从理论角度来说:地球由地壳、地幔、地核组成。而地壳、地幔、地核的特性决定了挖穿地球的可能性几乎为零。
首先是地球的厚度很大:地球的平均半径为6731公里,赤道半径为6378公里,南北极半径各为6357公里。其中地壳的平均厚度为17公里;地幔的平均厚度为2865公里;地核的平均厚度达到了3400公里。假设操作是完全可行的情况下,挖穿地壳也需要数年时间。可实际情况是操作难度非常巨大,存在很多我们现在根本无法解决的问题。
接着是地球地质的多样:地球的构成可以详细分为地壳、软流层、上地幔、下地幔、外核、过渡层、内核。
每一层的物质状态都不同,地壳主要地质是固态岩石;软流层部分为熔融物质;上地幔为造岩物质;下地幔为可塑性固体;外核是是由铁、镍、硅等物质构成的熔融态或近于液态的物质;内核是以铁、镍为主成分的重金属固体物质;而过渡层是外核物质和内核物质的过渡状态。固态岩石尚有打穿的可能,熔融物质和液体物质怎么打穿,这些随时会流动将洞口封闭起来,将洞填平。
最后是地球内部的超高气压和温度:地壳深度11米的时候温度达到200℃;软流层温度达到700-1300℃;外核在3000℃,而内核则有6000℃,已知物质的最高熔点才4215℃,我们使用什么挖都会化为渣渣,不,连渣渣都不剩。除此之外,地壳运动、塌方、地心引力,等等问题都需要去解决。所以,就这“恶劣”的条件,咱们怎么可能能挖穿呢?
从事实角度来说:俄罗斯科学家1970年启动在科拉半岛的钻洞科研项目,经过大约19年的挖掘和试验,最终挖出世界上最深的洞,甚至比海洋最深还要深。然而当年挖到最深处时温度达到180摄氏度,钻探工具无法继续挖下去。
假如真的有一天技术可以挖穿地球呢?
现在科学家们正在想办法把一个柚子大小的探测器送入地心,探测地心情况。根据设想,利用核爆炸或者人造地震,在地壳打出一个深井,然后将数千吨铁水灌入,借助铁水重力挤开地壳,带着探测器深降到地下3000千米深处的地核边缘……
不过,打通地心隧道比飞向外太空,比到火星探测还难。人类的深空探测只需要克服地球引力,再“捅破”地球大氣层阻力就行。但是要向地球深处进军,困难要大得多了。
比如说从南京打条地心隧道到地球的另外一头,对应的正好是大西洋某个海域。那么南京市民乘坐地心隧道飞行器40分钟左右,就可以漂在大西洋了。相比乘飞机,这真的可以大大节约时间,若乘坐波音747,需要22小时,而且途中特别颠簸。
话说回来,即使不考虑温度的影响,这条与地球直径一样长的地心隧道,它是垂直地面、指向地心的,不像挖地铁隧道,基本都在水平面上作业,它是在“打井”,施工就非常困难;再说挖出的大量土方怎么办?还有网友说,地心隧道越深,四周受到的压力越大,有什么材料能抵抗得住这样高温高压,而不让四周泥土、岩石塌陷呢?
就算这条地心隧道已经是现成的了,在当前的科技前提下,人能进入地心吗?专家给出了答案:不可能。
因为仅仅是要在地心高温环境中保证乘员的生命安全,就需要消耗巨大的能源来制冷,这是目前的材料、技术都无法实现的。
想象中的地心之旅其实并不美妙
即便打通了地心隧道,从南京穿越地心隧道到大西洋看风景,也并不容易。因为存在科里奥利效应,你根本不可能垂直、直线地抵达目的地。
科里奥利效应是一种惯性作用,在地球自转的作用下,在赤道上,地表的线速度以1670千米/小时向东旋转。这个地表线速度随着纬度升高而下降,到两个极点为零;在向地心方向上,离地心越近,速度越小。如果你从地表跳进一个通向地心的垂直竖井,很快你向东的速度就会超过周围的岩石,在自由下落仅仅几千米之后,你就会撞到深井东面的井壁。
在这种情况下,除非地心隧道的墙壁和飞行器都扛撞,乘员也不会因惯性被撞死,否则一旦碰撞,肯定都会“光荣”了。
如果是连通南北极的地心隧道,就不会有科里奥利效应。那么人在里面会怎么样呢?
假设你进入地心隧道的初始速度为零,那么到另一端地表时的速度又是零,然后你会再次掉进隧道。如果没有大气阻力,也不和隧道发生碰撞损耗能量,人就会一直在隧道里不停地来回“振动”。如果考虑到大气阻力,人在隧道内“振动”的振幅会逐渐减小,最终停在地心处。
同时,科学家表示,挖穿地球还有一个严重后果,在挖到地幔的时候地球内部的熔岩和地心物质就可能会喷射出,整个地球也就会被烧着,地球自转就会严重的加快或者是减慢。而这就可能导致其公转轨道偏离,地压急剧下降,陆地将会坍塌一样的成为燃烧的火球,而在这个过程中由于不规则的运转就与其它的天体相撞。这个过程中还会不会发生其它意想不到的情形,就更难说了。
(《科学大众》2013年2期等)