直径1.28万千米 如果人类未来把地球挖穿 会发生什么
人类对于地球内部结构的探索一直是一种引人入胜的科学梦想。这个梦想的实现需要不断向地球深处钻探,直到穿透整个地球为止。
早在1952年,美国就提出了莫霍计划,旨在钻探到地球内部的莫霍面。1961年,美国在海底3558米的深海进行了5口深海钻井,探寻地球的奥秘。然而,很快这一计划便被中止,原因是投入的资金巨大,而成果却迟迟未见。此后,前苏联在1970年开始了自己的钻探行动,展开了科拉超深钻孔计划,最终创下垂直深度的世界纪录。
尽管科拉钻孔深度达到了12262米,但依然未能成功钻探到莫霍面。资金和工程技术问题成为困扰前苏联的主要因素。岩石的巨大硬度使得地球深部的钻探变得异常困难,而前苏联在进行钻探时,使用的钻头经常受损。
除了岩石的阻碍,地球内部的高温也是一大挑战。在深度约1万米处,通道内的温度可达300℃到400℃,这就要求用于挖掘的特制钻头必须能够承受极高温度。然而,即便如此昂贵的特制钻头,也频繁遭遇报废的命运。在工程后期,更是需要每隔一段时间更换钻头,这一简单的工作也变成了耗时的大工程,严重拖延了钻探的进度。
1992年,科拉钻孔工作停止的原因之一是俄罗斯财力不足,另一方面则是坑内温度比预期高出了两倍左右。因此,科拉钻孔的最终深度停留在12262米。换言之,如果我们将地球比喻为一个鸡蛋,那么这个深度甚至还没能穿透蛋壳。
刘慈欣在《地球大炮》中虚构了一种“超固态物质”,其密度与水相比犹如岩石与空气相比,使得超固态物质一旦出现,就能快速向地核“沉没”,最终人类通过制作这种物质的管道,成功穿透地球并箍住了通道。
实际上,除了人工钻探,还可以寻找天然存在的“地球内部通道”,如马里亚纳海沟底部或火山内部。从地球剖面图来看,地核位于最内侧,温度和压力巨大,地球的引力和地球磁场也主要源自地核。
下地幔和上地幔包裹着地核,虽然压强和温度同样惊人,但整体上仍处于粘稠状态。因此,如果未来人类掌握了足够的钻探技术,前进到这一深度时,仍将被迫停止前进。除非采用竖井方式,否则粘稠物质将成为钻探的终点。
从物理学角度来看,高温高压的地幔层一旦被人工钻探接触,地表和地球深处的压力差将导致地幔物质沿着钻孔上升,最终喷发到地球表面,形成人为火山爆发,或者直接将地幔深层物质喷发出来,形成超级地幔柱事件。
一次无法控制的超级火山爆发将给地球生态带来深远的影响。与岩浆相比,大量的火山灰将更广泛地笼罩地球,导致全球范围内的降温和严寒。人类以外的所有地球生物都将受到重创,而在整个生态系统残缺不全的情况下,人类将难以生存。
在天文学家看来,通过向下钻探来研究地球内部是一种相对愚蠢的方式,因为地球在宇宙中并不是特殊的存在,只是一个普通的岩石金属星球。因此,在宇宙中很容易找到这类星球的“原始状态”甚至“残缺状态”。天文学家甚至认为,小行星带内的灵神星可能是一颗行星的内核,通过研究灵神星,或许能够揭示地球核心的秘密。
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