参考消息网12月3日报道 澳大利亚“对话”网站11月25日刊登题为《有可能挖穿地球到达另一边吗?》的文章,作者是美国博伊西州立大学地球科学助理教授安德鲁·加泽,文章内容编译如下:
小时候,我喜欢在位于辛辛那提的住宅后院里挖坑。我祖父当时开玩笑说,如果我一直挖,我会挖到中国。
事实上,如果我能沿着直线挖穿地球,我就会从澳大利亚以西约1100英里(约合1770公里)的印度洋地区出来。那里是我所在小镇的对跖点,即地球表面上与这座小镇相对的点。
但我挖土时只能用一个园艺铲。当我挖到位于地表以下不到3英尺(约合0.9米)处的岩石时,我就挖不下去了。
现在,我是一名地球物理学家,对地球结构有了更多了解。它主要分三层:
被称为地壳的外层是一层非常薄的轻质岩石。其厚度与地球直径之比类似于苹果皮的厚度与苹果直径之比。我小时候挖坑时,挖的就是地壳的最上层。
地壳下面的地幔要厚得多,就像苹果肉一样。地幔由坚硬、沉重的岩石构成。随着较热的岩石从地球中心上升,较冷的岩石向地球中心下沉,地幔岩石每年最多会流动几英寸(1英寸约合2.5厘米)。
位于地球中心的地核由超热液体和固体金属组成。这里的温度达到4500至9300华氏度(2500至5200摄氏度)。
地球的外层会对下层施加压力,这些力随着深度而稳步增加,就像在海洋中那样——想想当你在水下越潜越深时,你耳朵承受的压力是如何变得越来越大的。
这与挖穿地球相关,因为在挖洞或钻洞时,洞壁会承受其上方岩石施加的巨大压力。它们不稳定的另一个原因是,旁边有空洞。比较坚硬的岩石可以承受较大的力,但如果压力足够大,所有岩石都承受不了。
在挖坑时,防止坑壁在压力下向内倒塌的一个办法是,降低其倾斜度。一个好的经验法则就是,让这个洞的宽度达到其深度的3倍。
假设你试图挖穿地球,且地球完全由固体组成(我们知道它不是,但这是最简单的情况),那么贯穿地球的洞的深度就相当于地球直径。这样的话,这个洞的宽度需要达到地球直径的大约3倍,才能保持稳定。
显然,这是一项不可能完成的任务,它将彻底改变地球的形状。
相较于挖洞,钻孔能更快到达较深的地方,因为需要运走的东西更少。而且,钻孔的表面积更小,经过设计可以承受更大的力。能源公司通常会钻到地表以下3英里处去寻找石油和天然气。
钻孔是一个冗长的过程。在充满泥浆的中空管道末端,有一个旋转的钻头在碾磨岩石。如果钻的是非常坚硬的岩石,那么钻头每分钟仅能穿透几英寸。假设以这个速度稳步前进,钻穿地球需要数百年的时间。
随着钻头钻得越来越深,更换破损部件需要更多时间。长达数英里的钻杆可能变得非常沉重,以至于它们无法被弯曲或从洞中拉出。
压力也是一个问题。钻孔壁承受着巨大的压力,容易崩塌。地幔的缓慢移动最终会造成钻孔弯曲和坍塌。在巨大的压力下,地球深处的岩浆、气体和液态金属可能通过钻孔喷向地表。
目前钻孔技术的速度还不够快,耐久度还不够高,无法钻透地幔和地核。(编译/卢荻)