科学家计划打通地壳获取地幔物质(组图)

2011-03-29 19:17

不可能完成的任务？一个由英国科学家领导的小组正计划执行一项空前的钻探计划：打穿地壳，首次直接获取地幔物质样品。(图/NASA)

这是一台隧道盾构，不过它是水平行进的。这次科学家们希望将它竖起来向下钻进，只不过直径要小得多。(图/Corbls)

与此同时，科学家们还正在实施一项对南极洲沃斯托克湖（Lake Vostok）的钻探计划。这是一个位于南极洲的冰下湖，也是世界上最大的冰下湖。它被掩埋在4公里的巨厚南极冰层之下。科学家们希望打穿冰层，获得湖冰的样品，因为这些冰保存着被掩埋前的各种气候与地质信息。不过现在他们不得不暂时推迟计划，因为南极的冬天很快就要到来了。(图/新浪科技)

一个由英国科学家领导的小组正计划执行一项空前的钻探计划：打穿地壳，首次直接获取地幔物质样品。这种想法可能比不上凡尔纳小说中的《地心游记》，但是确实已经达到了我们目前能力的极限。

这项工程将面临艰巨的技术和资金挑战，因为这意味着他们必须在茫茫大洋上向下进行钻探，打穿5英里(8公里)厚的海床地层，并克服高达近300摄氏度的地下高温。

并且一旦抵达地幔层附近，钻头部位将面临巨大的压力，此处的压强高达每平方英寸400万磅，约相当于每平方厘米的面积上要承受28万公斤的压力。

科学家们希望借助这一项目，他们能够实现地幔取样，并带回地面进行分析，以便能更多的了解地球的性质和起源。

这项冒险的计划非常容易让人想起1959年拍摄的科幻电影《地心游记》。在这部电影中，一支由帕特·伯恩(Pat Boone)率领的探险家小队从冰岛的火山口进入，一直向下，抵达了地球深处。

当然，现实版的《地心游记》不可能真正抵达地心，而只能勉强抵达地幔层。这是一层巨厚的圈层，厚度达2800多公里，将地壳和地核分隔开来。不过尽管我们似乎只是钻探了一点皮毛，但却已经是人类历史上首次抵达地幔的深度。

这项计划是最近由南汉普顿的英国国家海洋研究中心戴蒙·蒂戈(Damon Teagle)博士，以及法国蒙贝利耶大学(Montpellier University)的贝诺特·伊得冯斯(Benoit Ildefonse)博士宣布的。

之所以他们对直接获取地幔物质那么感兴趣，是因为地幔是地球最大的岩石圈层，因此很可能提供很多有关地球岩石圈的关键信息。业内的很多专家甚至将地幔样品和阿波罗计划取回的月壤样品相提并论，因为它们都能为我们提供有关我们过去历史的线索。这样的钻探过程还能告诉我们更多有关莫霍面性质的信息，并帮助解答地震为何，以及如何发生的问题。莫霍面是地壳和地幔圈层之间的分界面。

蒂戈博士认为，地球上最容易向地幔进军的地区是大洋深处，因为这里的地壳层相对较薄，便于尽快抵达地幔层。

这一项目面临的技术挑战是巨大的，显而易见的。钻头在钻进过程中将无法配备并行的上升管，这是一项钻探工作中常见的安全保护措施，用以排出地下可能存在的危险气体。

另外，一旦取得样品，还必须设法将海水压入钻出的孔中，必须施以足够大的压力，以便使样品能被被顺利提升上来。

在此之前，人们也曾实施过向地幔钻探的计划，如1960年代的“莫霍面计划”(Project Mohole)，只是后来因为组织不力和资金问题而宣告失败。

人们之前对于地球内部样品的获取和分析只能依靠间接的途径，如火山爆发时喷出的岩浆等等。

蒂戈博士和他的小组现在正在进行积极的选址和其他准备，他们希望在太平洋上找到一处合适的地点，并计划在2018年前完成各项准备工作。