比海底更深的地方

编译 汤恒岩

很多人小时候都想过一个问题，如果在地上打洞，一直挖下去，能不能挖到地球另一侧？其实，不只是小朋友，科学家对钻凿地球这件事也很感兴趣。

1909 年，地震学家莫霍洛维奇在研究欧洲某处的地震记录时发现，地震纵波的参数在地表下50 千米深度处显著改变。他认为这是地质结构在此处急剧变化所致。后来人们证实，该突变面在全球普遍存在，并将其命名为“莫霍面”，界面以上的区域称为地壳，界面以下的区域称为地幔。

随后几十年间，关于莫霍面的结构形态和物质组成，再无革命性的研究发现。当下，科学家已无法压制对地底世界的好奇……

莫霍计划：去海底把地壳钻穿

1957 年，美国的地质学家和海洋学家们在会议中提出了“打个洞，直抵莫霍面!”的想法。

会后，“莫霍计划”正式启动策划。考虑到大陆上地壳平均厚33 千米，而大洋地壳平均厚仅7 千米，策划组织判断，要想钻穿地壳，到达地幔，就得在水下开展。

对于“莫霍计划”，有科学评论家半带挖苦地写道：“在阳光明媚的阳台举行的早餐会上，这个项目听起来既简单又合理。”

如今我们已经知道，虽然只是打洞，但钻穿地壳这件事没那么简单，莫霍计划打一开始就难题不断。

如何把钻头送到几千米深的海底？

如何在水中锚定钻头，不让它随波逐流？

如何抽出岩芯？

面对重重困难，科学家决定先定个小目标——在海底戳几个浅洞，找找感觉。他们改装了一艘钻探船，于1961 年在太平洋西海岸靠近墨西哥的海域钻了5 口深度不超过200 米的井。该船返回时，时任美国总统肯尼迪致电祝贺，称之为科学史上“历史性里程碑”。

遗憾的是，这几口浅洞几乎是“莫霍计划”的全部直接成果。莫霍计划的预算不断增加，取得的成果却寥寥无几，让人感觉很没盼头。毕竟，在20 世纪60 年代那会儿，美国还有非常重要的航天事业要发展。1966 年，美国国会砍掉了拨款，莫霍计划搁浅。

无心插柳，莫霍计划启发大洋钻探

莫霍计划的初衷是钻穿地壳，虽然这个目标没实现，但科学家通过这个项目发现，在海底钻凿采集地质数据和样品，无疑是一种新颖又直接的“窥探”地球的手段。

1968 年，美国四大海洋所共同提出“深海钻探计划”，这也开启了已延续数十年的、地球科学历史上规模最大的国际合作计划。迄今，该计划经历深海钻探计划、大洋钻探计划、综合大洋钻探计划、国际大洋发现计划的多次更名、扩建、重构，已取得丰硕科研成果。

地中海曾是个“晒盐场”

1971 年 和1975 年，钻探船两次进入地中海，从海底以下取出岩芯。科学家惊讶地发现，在形成于约600万年前的岩层中，竟然有石膏和岩盐。这些矿物需由海水或盐湖里的卤水经强烈蒸发形成，怎么会出现在深海海底以下呢？科学家推测，600 万年前的构造运动使地中海和大西洋的通道被切断，导致地中海水位越来越低，最后变成了“晒盐场”，堆积起了岩盐、石膏等蒸发岩。

海底岩层中生机盎然

20 世纪90 年代，钻探船在太平洋底下的深部岩层中发现了微生物，有的沉积物中每立方厘米甚至有1000 多万个活细菌。科学家将这些生活在海底下部岩石里的微生物群称作“深部生物圈”，这是地球上微生物最大的储库，生活在地球深处的微生物可以享有远超“万岁”的高寿。

恐龙灭绝的原因很可能是行星撞地球

中生代地球上横行一时的恐龙，在距今6500 万年前消失。恐龙灭绝，谁是罪魁祸首？地质界有两种解释：火山活动和小行星撞击。结果是大洋钻探给出了答案：一颗直径10 千米的小行星撞上墨西哥湾，砸出了直径180千米的陨石坑。

1997 年，钻探船从水深2600 米的海底取得了这次撞击事件的证据：富含化石的软泥上，突然出现一个10 多厘米厚的暗绿色层，其中含有大量硅质球粒和岩石碎屑。经分析，这些物质来自撞击地球的小行星和炸裂的撞击坑，它们生动地记录着这场旷世悲剧的惨烈情景。

温暖的“北冰洋”

600 万年前，地中海可能曾像富集大量盐分的青海茶卡盐湖一样，是天然晒盐场

一种产甲烷菌，发现于太平洋日本沿海底部以下2 千米处

一颗直径10 千米的小行星撞上了墨西哥湾，致恐龙灭绝

2004 年夏，三艘破冰船在北冰洋执行大洋钻探任务：一艘钻凿，两艘破浮冰（以保证钻探船的稳定）。这场“冰上大战”十分艰苦，却换来了巨大发现：5000 万年前，北冰洋居然是个温暖的“湖泊”！

这次大洋钻探取得的岩芯中有大量的真蕨植物“满江红”的孢子。这是一种小型浮水植物，幼时呈绿色，也叫“绿萍”，常在水面上长成一片，到秋冬季节呈现一片红色，所以叫作“满江红”，现在广泛分布于江南的水池和稻田里。5000 万年前，这些植物居然漂浮在北极的水面上，这表明当时的北极具有亚热带气候。这个“北极湖”的生产力极高，沉积了丰富的有机碳，因此可以说，北冰洋底具有重大石油前景。

半个多世纪以来，大洋钻探船成了海洋科学的“航母”，接二连三的重大发现成了20 世纪地球科学研究成果的关键组成部分，其研究过程中也不乏我国科学家的身影。

1998 年，我国加入大洋钻探计划，当时提出的钻探建议书在全球竞争中脱颖而出。1999 年春，在我国的设计和主持下，科学家实施了南海大洋钻探184 航次，取得了南海3000 多万年来的沉积记录，这是当时西太平洋海区的最佳长期沉积记录，科学家由此发现了气候演变的长周期。这一发现为探索气候变化打开了新途径，也使我国的深海基础研究跻身世界前列。二十多年来，我国在南海开辟了17 个钻探站位，为人类认识南海深部做出了不可估量的贡献。

真蕨植物“满江红”曾漂浮在北冰洋的水面上