揭秘地球内部:人类挖洞探秘的极限与挑战

瓶盖的世界 2024-11-20 04:07:57

如果不出意外,你一定会想过这样的问题,假如在地球挖洞,一直往下挖会发生什么?

这种事还真有人做过,那就是20世纪70年代的苏联。

我们都知道,当时苏联和美国的竞争很厉害,尤其在太空领域,但他们也一起比赛过挖洞。

美国输了,挖了近200米就没人愿意拿钱了。

但是苏联比较倔强,一直坚持挖了二十年,挖到了地壳的三分之一,但也突然停止了。

至于原因,外界的猜测很多,就让我们以此为题,以科学的角度聊聊如果继续挖下去究竟会发生什么。

以地表开始,往下挖大约50米的位置,温度会逐渐上升。

而接下来,每挖深一公里,温度就会上升大约25摄氏度。

同时,压力也开始逐步增加,每10米就相当于在我们的头顶上加上了整个大气层的重量。

随着挖掘的深入,就到了人类所建造的地下实验室,这些实验室主要以研究暗物质和中微子为主。

然而,如果再往下,人类就承受不了压力和温度了,必然是死路一条。

地下12.2公里,这是人类目前挖掘到的最深点,也是苏联停止挖掘的位置。

为了挖到这么深,科学家们不得不发明新的设备和钻探方法,以穿透沿途厚重、炙热、受压的岩石。

在此过程中,他们发现了距今20亿年的化石生物,还发现了比之前科学家认为的要深得多的地下水。

依据科学家们的说法,地球之所以发热,部分原因是辐射,部分是当地球形成时,流星反复撞击所产生的残余热量。

所以现在的地球正在缓慢地冷却,但也无需为此担心,因为这需要数十亿年的时间。

与此同时,这种炙热物质的搅动会将大量的热量从地球中心带向地壳。

但话说回来,科学家们是怎么知道这些的呢?

毕竟人类只挖到了12公里的深度。

科学家们对地幔的研究其实都是通过各方面间接的证据拼凑出来的,毕竟直到20世纪初,科学家们才证明地球有一个中心核,以及上面有若干不同的层。

而这些突破性的发现,在很大程度上要归功于地震。

地震时除了地表有震感以外,还会向地下传送地震波,主要是P波和S波。

它们之间的区别在于,P波可以通过液体和固体传播,但S波只能通过固体传播。

它们的行为还会因穿过的岩石的密度不同而不同,所以只要科学家们探测这些波,就能了解地球内部发生了什么。

另外,科学家们还发现,S波无法在整个地球中传播。

这就意味着,有液体挡住了S波的传播,我们把这层液体称为外核。

研究地核和地幔让科学家们发现了地球磁场,如果没有这个磁场,宇宙辐射就会毁灭地表上我们所知的所有生命。

但这其中还有更奇异的现象,北极和南极的磁场有时会完全颠倒。

这是由于地球内部液态铁质的对流运动、地球自转与科里奥利力以及地球内部热量的积聚与散发等多种因素共同作用的结果。

还有一个有趣的问题,为什么地球是分层结构的?

起初,整个地球都是熔融的液体。

在这个时候,密度最大的材料,也就是铁和金属,沉了下去形成了地核,而最轻的矿物浮到了顶部,密度最大的矿物沉到了底部,所以我们现在是由密度不同的材料分隔开的。

地球中心有一个几乎和太阳表面一样热的固体金属球,长期以来,我们一直认为地核中的所有物质都是熔融的,为什么会是固体的呢?

科学家们发现,地震波到达地球中心时会变得异常,波被某种东西弯曲和反射了。

这种现象只有当内层有一个更大的液体核,里面还有一个固体核时才说得通。

其他科学家通过更精确的地震波记录和更先进的计算模型,也证实了这一理论。

它之所以是固体的,是因为那里的压力非常大,以至于铁原子无法移动。

更奇怪的是,最近科学家们发现数据中存在一些细微的差异,这些差异似乎表明地球的地核以与我们地表不同的速度在旋转,而且这个速度还在不断变化。

根据目前的数据显示,地球的内核似乎在以大约70年的周期加速和减速。

如果人类能够继续往下挖掘,将到达地表的6400公里之下。

周围的压力是地表的360万倍,但那里的环境究竟是什么样子,人类目前还无法清楚的知道。

比如,有没有一个内内核?

一些科学家认为可能有,新的地震数据表明,铁原子在内部的排列方式不同,但其他人对此并不确定,不足以称之为新层。

现在,科学家们正在建立模拟地球内部的实验以了解更多信息。

科学家们想利用更好的计算模型来分析地震波,甚至找到在地表复制深层地球条件的方法。

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