第012版:文 体·科 技
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2016年1月22日 星期
科技视点
钻穿地壳梦想能否成真
人类或将首次看到最“原始”的莫霍面
“决心”号水下摄像机传回的岩芯钻杆进入钻孔的画面 新华社记者 张建松 摄
扫描二维码,阅读《地震中发现地壳和地幔的分界》
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近期,来自中、美、英等12个国家的30名科学家正在位于印度洋的美国“决心”号钻探船上,准备在印度洋中脊的亚特兰提斯浅滩钻取岩芯,实现人类历史上首次穿透莫霍面,打穿地壳与地幔的边界。这是一个非常激动人心的计划,是很多地质学家几十年来的梦想。

那么,莫霍面是什么?人类曾为钻穿地壳的梦想做出过什么样的努力?

1 关于莫霍面的种种猜想

“莫霍面”的名字来自于它的发现者,克罗地亚的地震学家莫霍洛维奇,全称是“莫霍洛维奇不连续面”,是地壳和地幔的分界面。

那么,莫霍面到底长什么样子?莫霍面的上面和下面有什么不同?地球那么大,地质学家想下去看看。

20世纪50年代,卫星已发射成功,人也被送上了天,登月计划也在讨论中。那时候,人们已经开始着手研究地下几十公里的东西了,最迫切的就是要搞清楚下面是什么,尤其是为什么莫霍面下面的地震波速度要比上面的快。是物质组成发生了变化,还是温度和压力使原来物质的结构发生了变化?

当时一种比较流行的观点是,在地壳的最下面是一种叫辉长岩的岩石,成分和玄武岩一致。在地下极高的压力下,辉长岩可以变成榴辉岩,榴辉岩的密度大,地震波的传播速度也就更高,榴辉岩和辉长岩的变化面就是莫霍面。但是,另外一种观点认为,莫霍面下的地幔是由一种叫橄榄岩的岩石组成的,它的成分与辉长岩或榴辉岩都不一样。到底哪个正确呢?也许只能下去看了才知道。

2 早餐会上诞生“莫霍孔”计划

大陆上莫霍面在30公里至50公里下,要钻到莫霍面存在技术上的不可逾越性。但在大洋中,莫霍面在大洋底之下5公里的地方,似乎可行。

1950年前后,在大洋中打钻还是一件非常有难度的事情。美国人芒克组织了一次家庭早餐会,参加的是几个当时著名的地质学家,包括时任普林斯顿大学地质系主任赫斯。早餐会上,芒克建议提出一个“直击地球科学根本问题的研究计划”,半开玩笑地提到钻透莫霍面。然而他的提议得到在场人员的积极响应,他们当场组成了一个委员会,决定向美国自然科学基金会提出一份研究穿透莫霍面的可行性建议书,并将这一计划命名为“莫霍孔”。

1957年,在多伦多举行的国际大地测量和地球物理协会会议上,美国科学家宣布了他们的“莫霍孔”计划,得到与会者的热情回应。苏联的代表团暗示他们也有类似的打算。美国政府受了刺激,决心在“莫霍孔”计划上拔得头筹。

随后,美国人的筹备工作紧锣密鼓地展开,1960年年底决定改装一艘钻探船,并定于1961年试钻。同年3月,在水深948米的地方钻入地下315米,随后又连续布设了几个钻孔。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”。

当然,这一切都伴随着质疑。反对者认为这项计划根本不现实,一些钻探难题根本难以解决。还有就是从科学本身提出的反对意见。

“莫霍孔”计划最终没能进行下去,但之后,深海钻探计划更是改变了人类对地球的认识,并最终确立了板块构造理论。

3 人类或将首次看到最“原始”的莫霍面

“莫霍孔”计划之后是长达几十年的大洋钻探,但地质学家从未放弃过触摸莫霍面。

早在1997年,科学家就在印度洋上这个被称为亚特兰提斯浅滩的位置尝试过打穿地壳,到达莫霍面。但达到海底以下约1500米的时候,海上的大风导致钻杆折掉,堵塞了钻孔,不得不终止。

2002年至2011年,科学家又相继在东太平洋地区打了4个钻孔,但目标不是达到莫霍面,而是尽可能深入研究地壳的分层情况。这几次最深也只达到了1500米。

今年,科学家又把目光投向了亚特兰提斯浅滩。之所以选这里,是因为这里的研究非常多,资料丰富。更重要的是,这里的地壳很薄,大约为3公里,相对较容易达到莫霍面。

但是,本航次的目的并不是直接穿透莫霍面,而是把这项计划分成了若干阶段。第一阶段在1月30日结束,计划钻探深度是1500米。如果一切顺利,希望下一阶段可以继续钻下去,达到3公里的深度。如果再顺利,科学家希望再一鼓作气打到莫霍面去。

打到莫霍面有什么用?很显然,拿到莫霍面的岩石样品,就可以印证此前关于莫霍面的种种推测是否正确。而且,石头的形成过程就是地球的形成历史,从这里,我们或许可以破解更多关于地球的秘密。

几十年过去了,地质学家对莫霍面念念不忘,如果这次钻探顺利,我们将第一次看到最“原始”的莫霍面。

(据《北京日报》)


  

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