科拉深空电影好看吗
我们还无法进入地心，但是地表上的火山、地震，都是间接观察地心的途径。图/图虫·创意
是脚下未知的世界，塑造了我们已知的生活。
距离地球最远的深空探测器旅行者1号，已经离家超过217亿公里，然而，人类进入地下的最大深度，只有12262米。我们对脚下世界的了解程度，远不及头顶上的星空。
黑暗、危险、未知的地下世界，是人类文明最强大的盟友。我们日常使用的煤炭、石油，以及各类宝石、矿藏，都来自于地心的馈赠；更为重要的是，地心处产生的磁场，阻挡了宇宙中致命的粒子。
地表下的强大力量，也能轻易地摧毁我们。火山喷发、地震，已经是这个世界的日常。在我们已经准备登陆火星的时候，却依然无法准确预测这些身边的灾害。
地下的力量，塑造了地表千姿百态的世界，图为高空中拍摄的佛罗里达海峡。图/NASA
地下的高温、高压，阻挡了人类前进的步伐，我们虽然无法看到地下的世界，但是也并非对它一无所知。
地壳：薄薄的脆皮
在南非，有一座名叫姆波尼格的金矿，它的矿道，蜿蜒到了地下4千米的地方，一名矿工单单是从地面下降到最底部，就需要一个半小时的时间。据说，金矿公司未来计划的挖掘深度，是5千米。
地下矿道。图/图虫·创意
在金矿底部，岩石的温度高达65摄氏度，一个不断循环的冰水系统，将工作的环境温度稳定在29.5摄氏度。
与高温相比，工人们所面临的更大威胁，来源于身边的岩石。越往深处，岩石所承受的压力就越大。在巨大的压力面前，即便是坚硬的岩石，也变得富有弹性。有时，矿道的岩石墙会突然剧烈爆炸，将能量释放出来，这个过程，如同是拉紧的弓弦一下子弹了回来，让人猝不及防。
一座位于澳大利亚的金矿。图/Wikipedia
姆波尼格金矿，已经是今天人类前往地下深度的极限，但它只是在地球表面那一层叫做地壳的岩石结构中折腾。地壳的平均厚度，有35千米，4、5千米深的人类坑道，根本不算什么。
地球外侧黄色的一圈，就是平均厚度35千米的地壳。图/《地心》
人们普遍认为，这一层薄薄的地壳，也不是完整的一块，而是分成了七大板块，这些板块，就像是海面上漂着的浮冰，伴随着下面海水流动的方向，挤来挤去。
1968年，法国科学家勒皮雄将全球分为七大板块，并一直沿用至今，七大板块分别为太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、印度-澳大利亚板块、北美洲板块、南美洲板块和南极洲板块，在七大板块之外，还有六个小的板块。图/高柏瑋/CC BY-SA 4.0
板块间的相互碰撞、摩擦，形成了火山与地震带。在印尼，印度-澳大利亚板块直插入亚欧板块之下，造就了印尼壮观且活跃的火山。
印度-澳大利亚板块在太平洋东部沉入亚欧板块下方，摩擦生热产生了火山带。图/《少儿百科-地球》
除了板块运动外，地壳与人类生活还有着千丝万缕的联系：我们生活在地壳上，也从地壳中挖出重要的能源——化石燃料。原始海洋中的微生物，沉积在海底，变为由碳、氢构成原油；森林中的植物残骸，也在地壳中，逐渐失去了水和氮，只剩下饱含碳元素的结构——煤。
地壳主要由火成岩、沉积岩和变质岩组成，火成岩诞生于火山爆发后凝固的熔岩，如安山岩、花岗岩；沉积岩是碎石头、沙粒与沉积物一起压制成的岩石，如石灰岩、页岩；变质岩是其它岩石在高温、高压下逐渐变化诞生的岩石，如大理石、石英岩等。图/《少儿百科-地球》
地幔：一大块奶油蛋糕
如果地壳是浮冰，那谁又是海洋呢？
1909年，地震学家安德里亚·莫霍洛维奇在研究地震波在地下的传播情况时，惊奇地发现，在地表下约54千米的地方，地震波的速度，忽然加快了。
地震波一直是人类研究地下结构的主要工具。图/《地心》
要知道，波在越坚硬的物体中，传播的速度会更快，这说明，在地壳下方（那个时候还没有地壳这个词），存在着一个成分与它明显不同的地层。后来，这个地层被叫做地幔，地幔与地壳的交界，也被称为莫霍面，以纪念这位发现者。
1963年前南斯拉夫为安德里亚·莫霍洛维奇出版的邮票。图/Wikipedia
在莫霍面下方，是由一种叫做橄榄岩的岩石组成的上地幔（即上层地幔）。橄榄岩是在地球诞生初期就形成的古老产物，比地壳上的岩石更加致密坚硬。
橄榄岩。图/דקי/CC BY-SA 4.0
在上地幔的下方，就是我们要找的“海洋”。
在地表下100-250公里左右，地震波的传播速度再次降低，这里的物质，相比上地幔，又“软”了下来。英国地质学家约瑟夫·巴雷尔为这个区域起名叫软流圈。软流圈岩石，因为高温，处于快要融化的固态，像软糖一样柔软。
地球结构图中，画红线的Rigid mantle为上地幔，Asthenosphere为地幔中的软流圈。图/Kelvinsong/CC BY-SA 4.0
地心的热量，炙烤着软流圈的下层，让这里的岩石像大气中的冷热空气一样，形成了对流循环：热石头慢慢上浮，向地壳涌动，沿着地壳下方平移，带动着大陆的漂移，冷却下来的岩石收缩，变重，再沉下去。软流圈这片“海”，是地貌变化的发动机。
从盘古大陆起，大陆逐渐漂移至今天的样子。图/USGS
如果某些地方压力骤减（从而使熔点降低），软流圈的固态物质就会立即熔化。地面上的火山，就是软流圈的“减压阀”，我们平时看到的岩浆，多数来自于软流圈。
从软流圈一直下行，直至地表下2900千米处，一路上气温越来越热，压力也越来越大，但是，你眼前的景象，却只有无边无际的固态岩石，没有融化，没有分层，也没有地标。因为高压，岩石可以在高温下保持固态，但这里的橄榄岩，已经被压得“站不住了”，直接分解成为了密度更大的硅酸盐和氧化物。
在美国电影《地心抢险》中，地心船显示器上显示的地幔，看上去像是熔融状态，里面还掺杂着很多硬块，但其实，在地幔中，只有无边无际的固态岩石。图/《地心抢险》
地幔虽是固态，但它也并非完全静止，有时，超过1千千米宽、600千米长的滚烫的地幔热柱，会像喷泉一样从底部一路来到顶部，在地壳直接形成火山。夏威夷的火山，就是这股来自于地心的热量直接作用的结果。
夏威夷的火山熔岩。图/图虫·创意
地核：滚烫的铁球
地核，是地球的燃料库，它的力量，塑造了地面和地下的一切。
如果将地核外3000公里的地壳和地幔剥掉，我们将看到一个大小如同火星的炽热的金属海洋，它由融化的铁和镍构成，超过4000摄氏度的高温，让整个地核闪耀着黄色的光芒。
炽热的地核，是所有地质运动的动力来源。图/图虫·创意
这片金属海洋，也像大海一样波涛汹涌。下层的热水翻涌上升，借着地球自转所产生的动力，形成了数千千米高、数十千米宽的液态龙卷风，它们以每年10千米的速度，从“海底”一路向“海面”盘旋，然后再沉入海底。这些龙卷风，将地核变成了一个巨大的电磁铁，它所产生的磁场一直延伸到太空，如果没有这道屏障的保护，暴露在太阳粒子下的地球，将是一片生命沙漠。
地球磁场示意图与外地核“电磁铁”原理示意图。图/图虫·创意
在铁镍海洋的内部，还有一个月球大小的铁镍固态金属内核，这个大铁球有6000摄氏度，甚至比太阳表面的温度还高，但是在350万倍的标准大气压的挤压下，金属依旧能保持固态。
几乎与月亮等大的固态内地核。图/《地心》
为什么地球能够有如此一个金属的、炽热的核心呢？有一种解释认为，45亿年前，年轻的地球与处于同一轨道上的孪生星球忒伊亚（Theia）发生了剧烈的碰撞，这次撞击，不仅“磕”出了一个月球，还产生了大量的热能，让原始的地球直接变成了熔融状态。铁、镍等金属，以及许多放射性元素，因为比岩石更重，直接都沉入了地心，形成了地核。
孪生星球忒伊亚与地球相撞想象图。图/NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)
我们是如此幸运，我们脚下的地核，经过了四十多亿年的“燃烧”，至今仍然处于熔融状态，而火星的地核，如今已经完全冷却了。所以，火星的磁场，只有地球磁场强度的0.1%~0.2%，这也是它之所以冰冷、死寂的原因之一。不过，地球的地核终有一天也会燃烧殆尽，到了那个时候，我们可能就没有必要非要带着地球流浪了。
到地心去
哈勃望远镜，是人类在地球轨道上最为重要的太空观测设备，但奇怪的是，在1997年，当宇航员为这架服役了7年的精密设备增添了用于观测黑洞的模块后，每当望远镜飞跃南美洲中部与南大西洋时，新的设备总是会受到不明来源的干扰。忽然跳跃的电流，让仪器根本无法工作。
人类观察太空的功臣：哈勃太空望远镜。图/NASA
你可能会很奇怪，发生在地球轨道的事情，跟地心有什么关系呢？这背后的答案，可能会让你毛骨悚然。
在过去的180年里，地球的磁场，一直在缓慢地减弱。在南美洲和南大西洋一片，这种趋势尤为明显，科学家将其称为“南大西洋异常带”，没错，哈勃望远镜就是在这里出现问题的。
地球磁场变化图，其中紫色的区域，为磁场减弱区域，颜色越深，减弱幅度越大，“南大西洋异常带”，位于图的中央。图/《地心》
对于磁场的减弱，地球上的人暂时还不会有任何感觉，但是，太空中的设备，会受到影响。磁场弱了，它对地球轨道的保护能力也就小了，致命的太阳粒子，便可以趁虚而入。新安装的模块中的某些原件，不断被粒子击中，严重时甚至可能直接报废。
太阳粒子虽然致命，但它也为我们带来了美丽的极光。图/《美丽的地球-欧洲》
据科学家预测，再过200年，这个磁场异常带，会覆盖整个南半球。我们知道这是因为南半球出现了一些指北的磁极，部分抵消了整体南磁极的效果，但我们并不了解其中的原理，也不知该如何扭转局面。这种趋势发展到最后，很可能是南北磁极逆转，如果真是这样，人类可能会在无声无息中，面临一场浩劫。
地球磁场为鸟类迁徙提供了指引，图为斑尾鹬的迁徙纪录。图/Wikipedia
人类对地下世界的担忧，由来已久。十几年前很火的一部电影——《地心抢险》，讲述的就是在地磁消失前，人类前往外核“重启”地球的故事。刘慈欣被语文课本收录的短篇小说《带上她的眼睛》，也在让我们重新发现地面世界的美好的同时，对人类在地下世界中必将面对的孤独与无助，产生了强烈的恐惧。
电影《地心抢险》中，当磁场临近崩溃时，宇宙粒子肆虐美国的场景，当然，这个威力是过于夸张了。图/《地心抢险》
为了更多地了解地球，人类在上个世纪后半叶，曾开展过一系列探索地心的行动，其中，前苏联的科拉超深钻孔项目，是所有项目中最“网红”的一个。文章开头的那个12262米的人类“入地”记录，也是科拉超深钻孔在1990年时创造的。
1987年前苏联印制的科拉超深钻孔邮票。图/Wikipedia
科拉，是一个半岛，它位于今天俄罗斯与挪威交界的北极圈一带，这里是欧洲最古老的地质区域之一，在这儿钻井，钻15千米深，就能看到别的地方隐藏在25千米或更深地层中的岩层的样子。
从1970年开始，到1983年，科拉超深钻孔的深度已经达到了12000米，在最后的十年里，这个纪录仅向下推进了二百多米。1992年，项目因经费不足而被叫停。的确，从地面上传动12千米下面的钻头，在180摄氏度的高温环境下工作，每前进1米，都要付出巨大的成本。
科拉超深钻孔早期的7600M型钻井机器。图/Д.Ф. Сабуров
科拉超深钻孔创造的12千米这个记录，对于半径达6300多千米的地球来说，仅仅是蹭破了点皮儿，但是，这项耗费巨资的项目，也并非一无所获。许多写在教科书上的知识，都随着挖掘的深入而被改写：理论上在地下7千米处应当出现的玄武岩层并不存在；水，几乎存在于所有的地方；在6千米深的地层里，人们还找到了微小的浮游生物化石，这将地球存在生命的年代，又向前推进了几亿年......
虽然科拉超深钻井项目的场地如今已经荒废了，但曾经这里是地质科学的殿堂。图/Bigest/CC BY-SA 3.0
真正让科拉超深钻孔成名的，不是这些发现，而是一些坊间传闻。据说，从7000米开始，钻头就经常被不明原因的破坏；人们通过录音设备，记录下了似乎是来自于地狱的嚎叫，甚至有一只不明的“地狱生物”，从井口飞出。1994年这个项目被彻底废弃时，传言变得更加神乎其神，“几乎一夜间所有的工程师和项目组撤离，钻井口被巨大的、12吨重的钢制井盖封住，连现场设备都没有撤走，所有回到家的工程师对此事绝口不提。”
科拉超深钻孔的井口，说好的“12吨钢制井盖”呢？。图/Rakot13/CC BY-SA 3.0
当然，这些明显不符合科学的都市传说，当成故事看看就好。钻孔的大小，跟一个小井盖差不多，哪可能“飞”出个大怪物？假如你来到洞口，也根本无法找到那枚12吨重的井盖，至于地狱中的嚎叫，后来被证实音源来自于美国70年代的恐怖电影。
科拉超深钻孔项目虽然终止了，但人类新的钻探项目正在展开。由美、英、中等12个国家发起的深海钻井计划，希望能够在仅有6千米厚的海洋地壳上，一路钻到地幔。
美国于1999年下水的海上钻井船Discoverer Enterprise。图/Patrick Kelley
这个计划的难度，相当于在游泳池的深水区悬垂一根头发丝那样细的钢丝绳，然后将其插入底部宽0.1毫米的钻口，在地基中钻上几米。整个计划预计将耗费10亿美元之巨，虽然许多人对于这个项目的性价比产生了质疑，但不可否认的是，它的技术，将对未来地壳资源的勘探和利用产生深远的影响。
海上钻井原理图。图/Wikipeida
在我们的头顶，哈勃望远镜，为了应对磁场减弱所带来的问题，选择了在异常带上方直接将仪器关闭。但是，假如人类真的有一天也面临同样的问题时，我们又该如何解决呢？
我们必须看回脚下，到地心去！在那里，我们会找到办法。
美国阿波罗17号拍摄的地球照片——“蓝色弹珠”。图/NASA
- END -
文丨张雨晨
部分内容来源 | 《少儿百科-地球》
本文系网易新闻·网易号“各有态度”特色内容
春节，送孩子知识
中国国家地理少儿百科系列
采用大量的手绘与照片
让枯燥的知识变得通俗易懂
中国国家地理少儿百科系列
《地球》
请复制此淘口令购买
₳2aqI1XUqMak₳
中国国家地理少儿百科系列全套
请复制此淘口令购买
¢vQOy1XUKCF1¢
