王瑞良

人类在地球上生活了80万年，如今已建立起高度的文明。从微小的原子世界到浩瀚的宇宙空间，人们已经有了很深入的了解。但是，对自己居住的老家——地球，特别是它的内部到底是个什么样子，人们却并不十分清楚。

自2008年汶川大地震之后，近几年来又先后发生了海地、智利、新西兰和日本福岛等大地震，痛定思痛，人们迫切地希望对地球内部介质和结构有更多的了解，因为地球内部既是一切矿产资源的源泉，也是地震、海啸和火山等自然灾害的发源地。

美国加利福尼亚理工学院教授、著名的行星科学家戴夫·史蒂文森认为：我们在探索外层空间方面已投入了巨大的人力物力，并已初步揭开了它的秘密，为什么不可以向地下探索呢？

那么，史蒂文森教授等科学家到底有什么办法可以“接触”到地核呢？他们的方法行得通吗？法国著名科幻小说家儒勒·凡尔纳所写的《地心游记》能变为现实吗？

地球内部究竟是啥样子？

由于多种探测手段的综合运用，人们现在对地球内部的构造（指地理结构、物质组成、物理性质和状态等）已经有了初步了解。例如，现已知道，地球是分层的——最上层是地壳，地壳以下是地慢，核心部分是地核。

地壳各处厚薄不一，最薄处800多米，最厚处可达70千米，通常由花岗岩和玄武岩构成。

地慢厚约2900千米，上部的组成成分与橄榄岩相近，下部则为密度较大的硅酸盐和氧化物。在地慢上部有一个低速层，其温度接近于岩石的熔点，因而在地质力的长期作用下可能缓慢流动。地慢的下部则可能是可塑性固体。

圳亥的半祀丝勺为3485千米，分夕日亥和内核两个部分。内核是固体，半径为1 215千米，外核是液体。圳亥白勺主要成分是鐵、镍，此外还有金、硫或硅等。在产生地球磁场的“地球发电机”中，地核扮演了极其重要的角色。模拟试验发现，地核中心的温度大约是6 8800C。它是46亿年前，当气体、尘埃和构成早期太阳系的大块物质碰撞形成地球时产生的。此外，科学家还发现，地核表面布满凹凸不平的地带，还充满低密度流体，结构与海洋相似。

探测地球的传统方法

尽管人们对地球内部的构造已有所认识，但只是大致的，并不很精确。正如史蒂文森所说的：“我们现在只深入到地球内部约10千米的地方，很少直接观察到它的内部活动。我们并不知道地核的确切构成，甚至不知道它的温度究竟是多少。因为地核距离地球表面大约有3000千米之遥。”

迄今人们对地球内部构造的认识，主要是通过下面一些方法获得的。

一是钻井取样，从中分析岩石的生成情况。现在世界上开凿的最深矿井只有3000米深，最深的钻井也不过14千米左右，这只是地球表面极薄的一层，从中提取的只是破碎的岩石。

二是通过火山喷发出来的物质，来了解地球内部的物理性质和化学组成。这也是间接的方法，而不是直接观测地球内部的情景。

三是借助地震仪，探测地球内部的秘密。地震发生时，地下的岩石受到强烈冲击，会产生弹性震动，并以波的形式向四周传播。地震波有纵波（P波）和横波（S波）之分，前者传播速度较快，可以通过固体、液体和气体传播;后者传播速度较慢，只能通过固体传播。科学家称这种现象为地球内部的各向异性。他们发现，在地下33千米处地震波有折射现象发生，因而判断此处为地壳与下面物质的分界面。后来，科学家又发现在2900千米处，纵波传播速度突然下降，横波则完全消失，因而判断此处存在着另一个不同物质的分界面。正是根据这两个分界面，科学家才把地球内部划分为地壳、地慢和地核三个圈层。

一个激进的计划

正因为依靠传统方法对地球内部构造特别是地核的了解极为肤浅，史蒂文森教授提出了自己的大胆建议：用1枚核弹或者几百万吨火药，在地球的某个地万炸开一条裂缝。这条裂缝应该有几百米长、约30厘米宽。然后，将1亿到10亿吨熔化了的铁水注入其中。这样，铁水会借助巨大的渗透力，直接流向地核。再借助一系列橙子大小的耐热探测器，把各种数据，包括地核的温度、化学构成和导电性等，通过某种低密度的机械波或声波，传送到地面（在这种情况下，无线电波将无法通过各个地层），供科学家分析研究。

史蒂又森的设想在权威杂志《自然》上发表后，立刻引起人们的极大兴趣，但同时也有科学家对这个计划的可行性提出质疑。他们认为用史蒂又森的万法把探测器送达地核，可能需要数干年时间，而且铁水的用量惊人，花费极大。最重要的是，在强大地核压力的作用下，探测器直达地核裂缝的可能性不大，因而无法把数据传送到地面。事实上，这个计划提出后，至今未能实施。

重回传统

史蒂又森教授的激进计划虽然未能实施，但这并没有阻碍科学家前进的脚步。美国伊利诺伊州立大学的科学家就称，他们利用传统的地震研究法，已经基本揭开了地核的奥秘，并首次成功地制作出地核的三维立体模型。

科学家运用三维光线跟踪法反复跟踪并追溯穿过地核的地震波。他们发现，地核各向异性上有明显变化，这种变化清楚地标志了地核存在着分层。研究人员表示，地核的分层可能意味着地核中铁的不同物理性质或晶相。

研究结果表明，地核外层是由单铁晶体组成，它们沿地球转轴的排列度数各不相同。而地核内层可能是由不同晶相的铁组成，具有不同的排列模式。据有关专家分析计算，在以铁、镍为主要成分的地核中，仅金的含量就高达每吨2.6克，是地壳平均含量的600多倍，整个地球蕴藏的黄金总量多达5000万亿吨。地球真是一个“黄金矿球”啊，当然，还有许许多多比黄金更重要的科学秘密，等待着科学家们去揭开。正所谓：入地之旅，其路漫漫！