科學家計畫打通地殼獲取地幔物質(組圖)

2011-03-29 19:17

不可能完成的任務？一個由英國科學家領導的小組正計畫執行一項空前的鑽探計畫：打穿地殼，首次直接獲取地幔物質樣品。(圖/NASA)

這是一臺隧道盾構，不過它是水平行進的。這次科學家們希望將它豎起來向下鑽進，只不過直徑要小得多。(圖/Corbls)

與此同時，科學家們還正在實施一項對南極洲沃斯托克湖（Lake Vostok）的鑽探計畫。這是一個位於南極洲的冰下湖，也是世界上最大的冰下湖。它被掩埋在4公里的巨厚南極冰層之下。科學家們希望打穿冰層，獲得湖冰的樣品，因為這些冰保存著被掩埋前的各種氣候與地質信息。不過現在他們不得不暫時推遲計畫，因為南極的冬天很快就要到來了。(圖/新浪科技)

一個由英國科學家領導的小組正計畫執行一項空前的鑽探計畫：打穿地殼，首次直接獲取地幔物質樣品。這種想法可能比不上凡爾納小說中的《地心遊記》，但是確實已經達到了我們目前能力的極限。

這項工程將面臨艱鉅的技術和資金挑戰，因為這意味著他們必須在茫茫大洋上向下進行鑽探，打穿5英里(8公里)厚的海床地層，並克服高達近300攝氏度的地下高溫。

並且一旦抵達地幔層附近，鑽頭部位將面臨巨大的壓力，此處的壓強高達每平方英吋400萬磅，約相當於每平方厘米的面積上要承受28萬公斤的壓力。

科學家們希望藉助這一項目，他們能夠實現地幔取樣，並帶回地面進行分析，以便能更多的瞭解地球的性質和起源。

這項冒險的計畫非常容易讓人想起1959年拍攝的科幻電影《地心遊記》。在這部電影中，一支由帕特·伯恩(Pat Boone)率領的探險家小隊從冰島的火山口進入，一直向下，抵達了地球深處。

當然，現實版的《地心遊記》不可能真正抵達地心，而只能勉強抵達地幔層。這是一層巨厚的圈層，厚度達2800多公里，將地殼和地核分隔開來。不過儘管我們似乎只是鑽探了一點皮毛，但卻已經是人類歷史上首次抵達地幔的深度。

這項計畫是最近由南漢普頓的英國國家海洋研究中心戴蒙·蒂戈(Damon Teagle)博士，以及法國蒙貝利耶大學(Montpellier University)的貝諾特·伊得馮斯(Benoit Ildefonse)博士宣布的。

之所以他們對直接獲取地幔物質那麼感興趣，是因為地幔是地球最大的岩石圈層，因此很可能提供很多有關地球岩石圈的關鍵信息。業內的很多專家甚至將地幔樣品和阿波羅計畫取回的月壤樣品相提並論，因為它們都能為我們提供有關我們過去歷史的線索。這樣的鑽探過程還能告訴我們更多有關莫霍面性質的信息，並幫助解答地震為何，以及如何發生的問題。莫霍面是地殼和地幔圈層之間的分界面。

蒂戈博士認為，地球上最容易向地幔進軍的地區是大洋深處，因為這裡的地殼層相對較薄，便於盡快抵達地幔層。

這一項目面臨的技術挑戰是巨大的，顯而易見的。鑽頭在鑽進過程中將無法配備並行的上升管，這是一項鑽探工作中常見的安全保護措施，用以排出地下可能存在的危險氣體。

另外，一旦取得樣品，還必須設法將海水壓入鑽出的孔中，必須施以足夠大的壓力，以便使樣品能被被順利提升上來。

在此之前，人們也曾實施過向地幔鑽探的計畫，如1960年代的「莫霍面計畫」(Project Mohole)，只是後來因為組織不力和資金問題而宣告失敗。

人們之前對於地球內部樣品的獲取和分析只能依靠間接的途徑，如火山爆發時噴出的岩漿等等。

蒂戈博士和他的小組現在正在進行積極的選址和其他準備，他們希望在太平洋上找到一處合適的地點，並計畫在2018年前完成各項準備工作。